Primeira aula sobre Astrofísica ministrada para os alunos participantes do PIBID UEL Física

1. 1. HISTÓRIA DA ASTRONOMIA
PIBID 2/ Física
UEL
GILBERTO C. SANZOVO
UEL/Departamento de Física

2. 1. HISTÓRIA DA ASTRONOMIA
Astronomia  ramo da Ciência que se preocupa com o estudo dos fenômenos
celestes  observação dos astros e a criação de teorias sobre os
seus movimentos, sua constituição, origem e evolução
 mais antiga das Ciências.
Homem Primitivo em sua luta pela sobrevivência  observação e tentativa
da compreensão dos fenômenos celestes
fenômenos celestes  movimentos do Sol, da Lua, dos Planetas, as fases
da Lua, os eclipses, aparecimento de cometas, etc.
Com a evolução do Homem Primitivo  utilização dos conhecimentos das
estrelas e demais astros para sua orientação em viagens sobre a
superfície da Terra e sobre os oceanos.

3. 1.1. Astronomia Pré-Histórica
Mais antigos registros  ~ 10.000 anos
 pinturas rupestres (principalmente nas cavernas)
 esculturas
 túmulos
 gravações em pedras e construções megalíticas, etc
(agrupamentos estelares, como as Plêiades, Ursa Maior, Ursa Menor, etc)
Várias regiões da Europa  conjuntos de blocos de rochas orientados, quase
sempre, na direção do nascer do Sol.
Carnac  França
Callanish  Escócia
Stonenhenge  Inglaterra
(essas construções provam que os povos que as construíram possuiam
conhecimentos sobre os movimentos do Sol, Lua e Estrelas)  3000 aC.
Indícios de que esses povos podiam prever eclipses e fases da Lua

4. Primeiros conhecimentos  movimentos do Sol, Lua e Planetas  relação com
a claridade (dia) e a escuridão (noite) e com as mudanças do clima e
temperatura que estavam afetos diretamente à sua
sobrevivência.
Movimento do Sol em relação ao horizonte  nossos ancestrais notaram que
após surgir no nascente (levante, oriente ou leste), o Sol descrevia uma
trajetória com o passar do tempo, alcançando um máximo de
afastamento do horizonte, e dele depois se
aproximando outra vez até desaparecer
no poente (ocaso, ocidente ou
oeste).
Surgiu, então a primeira unidade útil de tempo : o DIA

5. Eles verificaram, também que, com o passar dos dias, a trajetória do Sol ia se
modificando lentamente, afastando-se para o Norte ou para o Sul. Em
determinadas épocas, seu nascer e ocaso atingiam um máximo
afastamento para o Norte e, em outras épocas, o Sol nascia e se
punha com um afastamento máximo para o Sul.
Consequência natural  os períodos de claridade e escuridão tinham diferentes
durações: em certas ocasiões as durações do dia e da noite eram iguais
(equinócios); em outras, a diferença de duração entre o dia e a noite
(nos solstícios) alcançava um valor máximo.
Equinócios  a temperatura era mais amena e também o clima  início
das estações da primavera e do outono.
Solstícios  a temperatura aumentava (e diminuía) muito  início do verão
(e inverno) .
Homem criou uma nova unidade de tempo para o seu calendário  o ANO

6. Eles verificaram, também que a Lua apresentava um comportamento
semelhantes àquele do Sol em termos de movimento diário
Ela nascia e se punha sempre em pontos diferentes do horizonte alterando sua
posição para Norte ou para Sul bem mais rápido do que o Sol, voltando a nascer
no mesmo ponto a cada 28 dias, aproximadamente, enquanto que o Sol fazia isso
em cerca de 365 dias.
Verificaram também, que os afastamentos máximos da Lua com respeito ao
horizonte eram de cerca de 10º para o Norte e ~ 10º para o Sul e que assumia
aproximadamente o mesmo valor em aproximadamente 18 anos e meio.
O Homem constatou, também que, na medida em que a Lua executava o seu
movimento em relação às estrelas, ia modificando seu aspecto (fases)  depois
de cerca de 29 ou 30 dias a Lua voltava a apresentar uma mesma aparência.
Estabeleceu-se uma nova unidade de tempo  o MÊS

7. Eles verificaram, também que os eclipses estavam relacionados com os
movimentos do Sol e da Lua  podiam ser previstos para épocas
futuras
Observação das Estrelas  também se movimentavam em relação ao horizonte
mas que, ao contrário do Sol e da Lua, suas trajetórias não se
modificavam com o passar do tempo, permanecendo invariantes os seus
pontos de nascer e ocaso.
Observaram que havia estrelas que nunca se escondiam no horizonte,
permanecendo visíveis todas as noites do ano, executando trajetórias
circulares em torno de um ponto comum do Céu  o Polo Celeste.
Observaram que as estrelas não modificavam suas posições relativas
 formavam agrupamentos ou configurações inalteráveis no tempo
 as Constelações.
As constelações visíveis, próximas do horizonte leste antes do nascer do Sol , à
cada dia, à mesma hora, eram observadas mais altas no Céu, ocorrendo
o contrário com aquelas constelações e estrelas perto do horizonte oeste
 descobriram, com isso, que o movimento do Sol em relação às estrelas
está inclinado em relação à direção de seu movimento diurno.

8. O Homem Primitivo também verificou a existência e o movimento dos “Errantes”
(Planetas) por entre as estrelas.
Todos esses fenômenos eram conhecidas pelo Homem Pré-histórico
 sabemos isso ao analisarmos os primeiros registros históricos!
Invenção da Escrita  maior desenvolvimento da Astronomia
 um número muito maior de pessoas puderam ter acesso
a estes conhecimentos e, a partir deles, realizar novas
observações e descobertas, bem como tentar
criar explicações para os fenômenos
observados.

9. OBSERVATÓRIOS-TEMPLOS
E
OBSERVATÓRIOS (era pré-telescópica)

10. Observatórios da Antiguidade  observatórios-templos  eram, com freqüência,
transformados em locais de cultos e centros divinatórios (China, Babilônia,
Egito, Índia, Perú e México).
~ 2.500 a ~ 3.000 aC  conjunto de pedras, o “Stonehenge”, construído
muito provavelmente no período neolítico, localizado em Salisbury,
na Inglaterra.
Não se sabe qual povo a construiu [Druídas , local de oferendas
e sacrifícios ] ( Era um observatório-templo ???)
O historiador S. Singh aponta uma idade ainda maior ( ~ 5.000 aC)
Possíveis interpretações
1.963  Gerald Hawkins  influente estudo argumentando que o
monumento era útil para predizer eclipses e as estações do
ano usando, para tal, o alinhamento do Sol por
entre as pedras (???)
1.963  Fred Hoyle  observatório representando o Sistema Solar (???)

11. Imagem do Stonehenge [Fonte: http:// www.space.about.com]

12. Observatório-Templo da Mesopotâmia (2.000 aC) onde os terraços eram
destinados a ritos religiosos e observações astronômicas.
[Fonte: Astronomia, Rio Gráfica Editora, 1986]

13. Observatório de Chomsung Dae, Coréia  estrutura simples, em forma de
colméia e uma abertura central no teto.
[Fonte: Astronomia: Uma aventura na Ciência, Edtora Globo, ano impreciso]

14. Observatório-Templo de Jaipur , Índia ( ~ 1.700 aC)
[Fonte: Astronomia, Rio Gráfica Editora, 1986]

15. ~ 300 aC  O grego Ptolomeo I Sotero construiu, na Alexandria, um observatório
 Erastótenes utilizou-se desse observatório para estudar as passagens
do Sol pelo plano equatorial.
~ 140 aC  Observatório da Ilha de Rhodes, construído por Hiparcus
 Famoso catálogo de estrelas revisto e ampliado por Ptolomeo.
Ano de 1.260  na Pérsia, observatório construído por Hulaghu Khan.
Em 1.400  Observatório de Samarcanda (Ásia Central, atual Uzbequistão),
inaugurado pelo príncipe persa Ulagha Beigh  elaboração do catálogo
de estrelas de Samarcanda.
Ano de 1.471  na Europa, Observatório de Nuremberg, projetado e construído
pelo matemático e astrônomo alemão Regiomontano.

16. 1.561  Observatório de Kassel (Alemanha) , erigido por Guilherme IV .
 funcionou ativamente por mais de 30 anos durante os quais
acumulou numerosos registros de planetas.
1572  Observatório do Colégio Romano, construído pelo jesuíta Clávio (1537-
1612)  observações planetárias.
8 de Agosto de 1576  Início da construção do Observatório de Tycho Brahe na
Ilha de Hveen, Dinamarca.
 Observatório mais importante da era pré-telescópica.

17. Face mutável da Lua  influências na Antiguidade (e atualmente ???).
 A lua nova era considerada melhor ocasião para realizar empreendimentos
 A lua cheia era temida como uma época em que os espíritos ficavam livres
para vaguear na Terra e causar problemas e loucuras entre as pessoas.
O termo “lunático” vem de luna, termo latino para Lua.
Imagem da Lua. [Fonte: Astronomia: Uma aventura na Ciência,
Edtora Globo, ano impreciso]

18. Principais Centros de
Astronomia no
Mundo Antigo
e suas
Contribuições

19. Centros astronômicos antigos (Fonte: J. Herrmann, in “ Astronomy Atlaes” , 1973)

20. 1. CIVILIZAÇÃO BABILÔNICA
Início (3º Milênio aC) ;
Apogeu (entre 600 e 500 aC) ;
Declínio (no ultimo século da Era Cristã).
 duração média entre duas fases lunares iguais (Lunação ou Mês Sinódico)
= 29,530641 dias (N. Annu, fins do Séc III aC);
= 29,530594 dias (A. Kidinnu, ~ 380 aC)
Valor moderno aceito para a lunação = 29,530589 dias.
• Descoberta do Ciclo de Saros (= 223 meses sinódicos = 18 anos e 11,3 dias)
Uma das mais significativas contribuições do povo
babilônico  marca intervalo entre eclípses completamente
idênticos.

21. • Observação mais antiga de um eclipse solar  15 junho de 763 aC
(a periodicidade dos eclipses já era conhecida no Séc III aC).
• Confecção do calendário lunar (1 ano era constituído de 12 meses de 30 dias).
Para corrigir a defasagem com respeito à duração do ano solar
(365,25 d), eles adicionavam 1 mês a mais, de vez em
quando.
A partir de 383 aC eles passaram a adicionar 7 meses a cada 19 anos
criando o chamado Ano Luni-solar.
• Divisão do dia a partir do por do Sol. Até 1.760 aC conhecia-se a sua divisão em
24 horas .
• Constelações mais importantes  receberam suas denominações no 3º Milênio aC.
A Moderna Astronomia adotou a maioria desses nomes para designar as
constelações zodiacais.

22. 2. CIVILIZAÇÃO EGÍPCIA
• Ao contrário da civilização babilônica, os egípcios adotaram o calendário solar.
No 4º Milênio aC eles já sabiam que o ano solar continha 365 dias, com 12
meses de 30 dias e 5 dias complementares.
• Início do ano egípcio  Ortho-helíaco de Sirius; ou seja, pela data da sua
primeira aparição após o período de invisibilidade.
• Esse fato coincidia com o início das cheias do rio Nilo.
Observações posteriores revelaram um atraso equivalente a 1 dia a cada
4 anos, de modo que o ortho-helíaco e as cheias do Nilo não
coincidiram em um período de 1.400 anos (Período Sothíaco).
• Constelações estelares  divisão zodiacal em 36 decanos, cada qual regido
por divindades particulares.

23. Foto aérea das pirâmides de Gizé. tirada de um balão, por Eduard Spelterini,
em 21/11/1904). [Fonte: http://pt.wikipedia.com ].

24. 3. CIVILIZAÇÃO CHINESA
• A história da astronomia chinesa desde o 3º Milênio aC foi compilada na obra
“Calendário de 3 ciclos”, de Liu HSIN.
• O antigo calendário chinês é parecido com o babilônico e é conhecido desde o
Séc II aC. Era Luni-solar com ciclos bisextos de 19 anos.
• Os astrônomos da corte chinesa observaram fenômenos celestes
extraordinários, cuja descrição conhecemos até hoje. Essas “Crônicas
Astronômicas” representam uma valiosa fonte de investigação
uma vez que elas confirmam a aparição de novas estrelas,
de cometas, etc.
• Fins do 3o Milênio aC  os astrônomos Hi e Ho foram condenados à morte por
descuido de suas obrigações ao não anunciarem, com tempo hábil, o
início de um eclipse solar que marcava, para o povo chinês, o
início de certos cultos importantes.

25. Imagem mostrando a esfera celeste da China Antiga
(Fonte: J. Horvartt, in “O ABCD da Astronomia e Astrofísica” , 2008)

26. 4. CIVILIZAÇÕES DA AMÉRICA E AMÉRICA CENTRAL
• Do 3º ao 4º Milênio aC, os Maias tiveram um enorme desenvolvimento
astronômico . Muitas de suas observações são conhecidas até hoje
(p.ex., o eclipse lunar de 15 fevereiro de 3.379 aC).
Eles conheciam com grande precisão, os períodos sinódicos dos planetas, a
periodicidade dos eclípses, etc.
• O calendário maia tem início possivelmente em 8 de junho de 8.498 aC.
A partir daí se contava com as seguintes unidades:
1 kin = 1 dia; 1 uinal = 20 kin; 1 tun = 18 uinal; 1 katun = 20 tun, e
1 baktun = 20 katun ou 144.000 dias.
Eles reconheciam o ano de 365 dias (com 18 meses de 20 dias e 1 mês
intercalado de 5 dias) e o período tzolkin equivalente a 260 kin.

27. • No Perú, a Astronomia Inca teve grande desenvolvimento. Eles conheciam o
período sinódico dos planetas com exatidão admirável. Segundo R.
MULLER & L. LOCKE, as anotações encontradas assinalavam 115,8
dias para Mercúrio, 584,8 d para Vênus e 398,88 d para
Júpiter (Os valores modernos são 115,88, 583,92
e 398,88 dias, respectivamente).
• Calendário inca: 365 dias divididos em 12 meses de 30 dias (+ 5 dias
intercalados).
ASTECAS (México)
 Matemática com base no número 20 (vinte)
 Conhecimento sobre a duração do ano (365 dias divididos em 18 meses
de 20 dias cada)
 Sabiam determinar, com precisão, os solstícios .
 Fases e eclipses da Lua.
 Reconheciam as posições de diversas constelações, tais como
Plêiades e Ursa Maior (ou Grande Ursa).
 Conheciam, com precisão, a revolução de Vênus.

28. Edifício em forma de observatório conhecido como “El Caracol”, Yucatan, México.
Conhecido desde o Século 13 da era cristã, foi construído durante o ápice da
civilização Maia. [Fonte: http://pt.wikipedia.com ]

29. Pedra Asteca ou esfera representativa do Calendário Asteca mostrando as
estações e os movimentos das estrelas e dos planetas
[Fonte: NASA Exploration: To the edge of the Universe, 1986]

30. 5. CIVILIZAÇÃO GREGA
Cultura grega  desenvolvimento intenso da Astronomia.
No início a Terra era visualizada como possuindo a forma de um disco em
cujo centro achava-se o Olimpo e, no seu entorno, estavam os oceanos
e o mar universal.
Com o tempo, ganhou força a idéia de uma Terra esférica. Entre as principais
evidências, destacavam-se:
 observação dos navios ao se aproximarem ou se afastarem da costa;
 o fato de que a sombra da Terra que cai sobre a Lua nos eclipses é
sempre circular (Aristóteles, 384-322 aC), e
 as diferentes alturas dos astros quando observados simultaneamente,
no horizonte, de diferentes lugares.
PITÁGORAS (DE SAMOS ) [ ~ 540 aC ]
 Utilizando sua paixão pela Matemática, demonstrou que os números e as
equações podiam ser usadas na formulação de teorias científicas.

31. ANAXÁGORAS [ ~ 500 – ~ 425 aC ]
Sol  tocha incandescente muito maior do que o Peloponeso.
DEMÓCRITO [ ~ 460 – ~ 370 aC ]
 afirmava que a Via Láctea consistia de um número muito grande de
estrelas.
ARISTÓTELES (DE ESTAGIRA) [ ~ 384 a ~ 322 aC ]
• Influenciou os rumos da Ciência por mais de 2.000 anos.
• Explicou que as fases da Lua dependem do quanto da parte da face iluminada
pelo Sol está voltada para a Terra.
• Explicou os eclipses: um eclipse do Sol ocorre quando a Lua passa entre a Terra
e o Sol; um eclipse da Lua acontece quando ela está na sombra da Terra.
• Aristóteles argumentou a favor da esfericidade da Terra através da observação
de que a sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar é sempre
arredondada.
• Universo esférico e a Terra, também esférica e imóvel achava-se no lugar mais
privilegiado: o centro desse Universo. Os astros, considerados esféricos,
imaculados e inalteráveis, moviam-se uniformemente em torno
da Terra descrevendo trajetórias circulares, suportadas
por esferas de cristal.

32. • Com esse modelo, a Terra era rodeada sucessivamente por esferas que
suportavam a Lua, Mercúrio, Vênus, o Sol, Marte, Júpiter e Saturno.
Por fim, encontrava-se a esfera das estrelas fixas realizando uma
volta por dia em torno da Terra.
• Esse modelo de Universo de Aristóteles era movido por uma força motriz
necessária ao movimento de todas as esferas. As esferas tinham contacto
entre si de modo que o movimento da esfera das estrelas fixas era
transmitido de esfera a esfera e determinava o
movimento dos planetas, até a esfera da Lua.
ARISTARCO (DE SAMOS) [ ~ 310 a ~ 230 aC ]
• Filósofo grego com idéias muito avançadas para o seu tempo
• Ao que tudo indica, foi o primeiro a sugerir que a Terra possui, ao mesmo
tempo, movimento de rotação diário em torno de seu eixo, e movimento
de translação em torno do Sol, demorando 1 ano para percorrer
esse movimento.
• Aristarco também acreditava que a órbita da Terra em torno do Sol não
representava mais que um ponto, comparado com a dimensão da esfera
das estrelas fixas.

33. ERASTÓTENES (DE CIRENE) [ 276 – 200 aC ]
• Ocupou cargo de bibliotecário-chefe em Alexandria (posto acadêmico de
maior prestígio no mundo antigo)
• Utilizando a altura do Sol como base de medida, encontrou 7,2o para a
distância angular entre Siena (atual Assuã, sul do Egito) e Alexandria.
Segundo suas medições, a distância entre as 2 cidades era de 5.000 estádios.
Com isso, ele encontrou o perímetro da Terra como sendo
(5.000 x 360o)/ 7,2º = 250.000 estádios = 39.250 km.
(valor atual ~ 40.100 km)
(1 estádio olímpico= distância padrão em que eram disputadas as corridas = 185 m)
(1 estádio egípcio = 157 m).
Importante: Independentemente do resultado obtido (2% de erro) , vale
salientar que Erastótenes desenvolveu um meio científico de medir a
dimensão da Terra.

34. Esquema de Erastótenes para cálculo da dimensão da Terra
(Fonte: S. Singh, in “Big Bang” , 2008)

35. • Comparou o tamanho da sombra projetada pela Terra sobre a Lua, em um
eclipse lunar, para verificar que o diâmetro da Lua era ¼ do diâmetro
da Terra que ele mesmo havia determinado .
A diâmetro da Lua , 3.200 km, segundo Erastótenes
(Fonte: S. Singh, in “Big Bang” , 2008)

36. • Deduziu a distância até a Lua a partir da sua dimensão. Com um braço esticado
ele notou que a Lua ficava totalmente encoberta pelo tamanho da unha
do seu dedo indicador.
• Verificou que a proporção entre a altura da unha e o comprimento do braço
era, aproximadamente a mesma existente entre o diâmetro da Lua e sua
distância até a Terra. Como o comprimento do braço é 100 vezes
maior que o tamanho da unha, a distância até a Lua é cerca de
100 vezes o seu diâmetro.
Distância até a Lua , 320.000 km, na visão de Erastótenes
(Fonte: S. Singh, in “Big Bang” , 2008)

37. • Deduziu a distância até o Sol usando o fato de que a Terra, a Lua e o Sol
formam um triângulo reto quando a Lua se encontra na metade de sua
fase. Na meia-Lua, mediu o ângulo formado entre a Terra, a Lua
e o Sol e, usando trigonometria, encontrou a distância
entre a Terra e o Sol.
Distância Terra-Sol, segundo a visão de Erastótenes
(Fonte: S. Singh, in “Big Bang” , 2008)

38. • Erastótenes deduziu um ângulo equivalente a 87o . Como a distância
Terra-Lua, por ele determinada, foi 320.000 km ele encontrou:
dTS = 320.000 km/cos(87o) = 611.400 km
• Sabemos, atualmente que o ângulo vale 89,85o . Como a distância (média)
Terra-Lua vale 384.400 km encontramos:
dTS = 384.400 km/cos(89,85o) = 146.800.000 km
• Salientamos novamente  os resultados obtidos pelo grego não é importante
e sim o seu raciocínio lógico com base na trigonometria.

39. HIPARCUS (DE NICÉIA) [ 160 - 125 aC ]
• Foi, provavelmente, o maior astrônomo da Era pré-cristã.
 Construiu um observatório na Ilha de Rhodes onde fez observações
por mais de 40 anos.
 Compilou um catálogo que dispunha a posição e o brilho (magnitude
aparente) de 850 estrelas.
 na escala de Hiparcus, a magnitude estelar era dividida em 6 categorias,
sendo que as estrelas de primeira magnitude eram as mais brilhantes e
aquelas de magnitude 6 eram as mais fracas, visíveis a olho nu.
 Deduziu a direção correta dos pólos celestes e o movimento de precessão da
Terra
 variação da direção do eixo de rotação da Terra em virtude da influência
gravitacional da Lua e do Sol, que leva cerca de 26.000 anos para
completar um ciclo.

40. CLAUDIO PTOLOMEO [ ~ 87 – 170 dC]
Compilou todo o conhecimento astronômico de sua época em 13 tomos
conhecidos como “ Mathematik Syntaxis” ou “ Megale Syntaxis”.
Na Europa , a sua obra ficou conhecida com a denominação
arábica “Almagesto”.
De acordo com o Almagesto, os 7 planetas, entre os quais também figuravam a
Terra e a Lua, moviam-se sobre 7 esferas em torno da Terra, que
ocupava o centro do sistema.
De dentro para fora sucediam-se a Lua, Mercúrio, Vênus, o Sol, Marte,
Júpiter e Saturno.
A Terra não ocupava o centro exato de cada órbita; ou seja, as órbitas planetárias
eram excêntricas. Somente o Sol e a Lua moviam-se em círculos; os demais
planetas percorriam epiciclos cujos centros deslizavam sobre outro círculo
conhecido como deferente.

41. • Apesar de complexo, o Sistema Geocêntrico de Ptolomeo previa as posições
e os movimentos aparentes de todos os planetas conhecidos com erro
máximo de 1 grau.
• O modelo foi utilizado durante 13 séculos. Manteve-se sem contestação até
o Século XVI.
Algumas críticas  Afonso X, rei de Castela e Leão (1.221 – 1.284)
 “ Se o Senhor Todo-poderoso me tivesse consultado antes de
iniciar a Criação, certamente eu teria recomendado
alguma coisa mais simples”
Nicole d´Oresme, Capelão de Carlos V da França
 declarou abertamente que a idéia de um Universo centrado
na Terra ainda não tinha sido completamente
comprovada
Cardeal Nicolau de Cusa (Alemanha, Séc. XV)  sugeriu que a Terra não
era o centro do Universo . Evitou sugerir que o Sol ocupasse esse
lugar.

42. O modelo geocêntrico de Ptolomeo
(Fonte: J. Herrmann, in “Astronomy Atlaes” , 1973)

43. INÍCIO
DA NOVA
ASTRONOMIA

44. NICOLAU COPÉRNICO (Mikolaj Kopernik) [1473 – 1543]
• Nascido de uma próspera família polonesa, Copérnico foi nomeado
cônego da Catedral de Frauemburgo devido à influência de seu tio
(Lucas), que era bispo de Ermland.
• Estudou Direito e Medicina na Itália. Na Polônia, especializou-se em
Economia (reforma monetária).
• Era apaixonado por Astronomia. Admirava Ptolomeo mas achava seu
sistema geocêntrico muito complexo.
• Como cônego, suas principais atribuições eram agir como médico de seu tio
e seu secretário particular. Sobrava-lhe muito tempo para se dedicar
à Astronomia.
• Publicou, em 1543, a obra “De revolutionibus orbium coelestium” ou “Das
revoluções dos corpos celestes”, estabelecendo as bases do sistema
heliocêntrico. Faleceu naquele mesmo ano, vitima hemorragia
cerebral ,não chegando a manusear a obra publicada.

45. • Os 7 axiomas da Teoria Heliocêntrica :
1. Os corpos celestes não compartilham de um centro comum.
2. O centro da Terra não é o centro do Universo.
3. O ponto central do Universo fica perto do Sol.
4. A distância Terra-Sol é insignificante quando comparada com a distância às
estrelas.
5. O movimento diário aparente das estrelas é o resultado da rotação da Terra
em torno de seu próprio eixo.
6. A seqüência anual aparente de movimento do Sol é o resultado de uma
revolução da Terra em torno dele. Todos os planetas giram em torno do
Sol.
7. O movimento retrógrado aparente de alguns planetas é o resultado da
nossa posição como observadores em uma Terra móvel.
Os axiomas de Copérnico são notáveis em todos os seus aspectos: A Terra e
os outros planetas giram em torno do Sol. Isso explica as órbitas
planetárias retrógradas , enquanto que a incapacidade de
qualquer paralaxe se deve ao fato das estrelas
estarem localizadas à grandes distâncias.

46. O modelo heliocêntrico de Copérnico
[Fonte: J. Herrmann, in “Astronomy Atlaes” , 1973]

47. TYCHO BRAHE [1546 – 1601]
• Proveniente da nobreza dinamarquesa, Tycho ganhou fama por dois motivos:
1. Em 1566 envolveu-se com um duelo com seu primo (Manderup) por causa de
uma previsão astrológica. Tycho previra a morte de um soberano
otomano sem saber que ele já havia morrido 6 meses antes.
A briga culminou com um duelo de espadas onde seu
nariz foi cortado ao meio e sua testa marcada.
A partir de então, ele passou a usar um nariz falso, colado, feito de ligas
de cobre, prata e ouro.
2. Tycho elevou a Astronomia Observacional a um nível de precisão incrível.
 Com o auxílio de sextantes e quadrantes, determinou a órbita de
Marte.
 Além das órbitas planetárias construiu um catálogo de estrelas com
precisão de 1/30 de graus (2´ de arco).
(Talvez toda essa precisão fosse conseguida pela facilidade que tinha em
remover seu nariz postiço para melhor alinhar a vista com o objeto na
linha de visada).

48. • Tycho tinha , à sua disposição, o Observatório de Uranibourg construído por
Frederico II (o observatório chegava a consumir cerca de 5% do PIB da
Dinamarca, anualmente).
 Biblioteca, fábrica de papel, gráfica, laboratório alquímico , prisão
(para servos rebeldes), além de um observatório dispondo de
sextantes e quadrantes para observação .
1588  Publicou “De mundi aetheri reentioribus phoenomeris” (À respeito de
novos fenômenos no mundo etéreo). No modelo de Tycho, todos os
planetas orbitam o Sol que, por sua vez, orbita a Terra.
Ainda em 1588  migrou para Praga onde foi nomeado matemático imperial de
Rodolfo II.
 Acolheu, como assistente, Johannes Kepler, um excelente matemático.
 A dupla Brahe-Kepler foi perfeita: Brahe havia compilado o melhor
catálogo de observações astronômicas e Kepler se mostraria,
com o tempo, como sendo um excelente interprete
desses resultados observacionais.
1601  em jantar oferecido pelo barão de Rosenberg , bebeu com o excesso
costumeiro. Quando chegou em casa, passou a ter febres e alternar
períodos de inconsciência e delírios falecendo dias depois.

49. JOHANNES KEPLER [1571 – 1630]
• Com a morte de Tycho, Kepler passou a ocupar o cargo de Astrônomo da Corte Imperial de
Praga .
• Analisou as observações catalogadas por Tycho e, em 1609, publicou “ Astronomia nova” (A
nova astronomia) com as duas primeiras leis do movimento planetário (a lei da
elípse e a lei das áreas). A terceira lei de Kepler aparece na obra
“Harmonices mundi” (Mundo harmonioso), publicado em 1619.
• De acordo com Kepler, Copérnico falhava nos seguintes axiomas:
1. Os planetas movem-se em círculos perfeitos.
2. Os planetas movem-se com velocidades constantes.
3. O Sol localiza-se no centro dessas órbitas.
• Kepler expôs os erros de Copérnico ao mostrar que:
1. Os planetas movem-se em órbitas elípticas, não em círculos perfeitos.
2. Ao longo dessas órbitas, as velocidades planetárias variam constantemente.
3. O Sol não se localiza, exatamente, no centro dessas órbitas.
• Embora simples, elegante e preciso nas previsão das órbitas planetárias, a grande maioria
dos filósofos, astrônomos e líderes da Igreja aceitou que era um bom modelo para
se fazer cálculos. Mas continuou com a firme crença de que a Terra
estava localizada no centro do Universo.

50. • Em 1610, um amigo (von Wackenfels) deu a Kepler a notícia mais empolgante até então
recebida: na Itália, Galileo estava usando um novo instrumento de medidas que
explorava, em detalhes, os corpos celestes. Dessas observações, Galileo havia
armazenado evidências que concluíam que Aristarco, Copérnico e Kepler estavam
corretos em afirmar que o Sol estava no centro do Universo.
Primeira e Segunda Leis: das órbitas elípticas e das velocidades planetárias (um raio-
vetor que se estenda desde o Sol até o planeta varre áreas iguais em iguais
intervalos de tempo).

51. Movimentos real e aparente dos planetas. [Fonte: Astronomia: Uma Aventura na
Ciência, Editora Globo, 1987]

52. GALILEO GALILEI [1564 – 1642]
• Considerado o pai da Ciência Moderna, Galileo desempenhou um papel
fundamental para a consolidação do modelo heliocêntrico através das
observações astronômicas
• 1609  Aperfeiçoou o instrumento óptico de Hans Lippershey criando uma
luneta cuja capacidade de ampliação alcançava 20x.
• Contribuições mais significativas:
 Leis de queda livre dos corpos
 Lei das oscilações dos pêndulos
 observou as manchas solares
 descobriu as 4 principais luas de Júpiter
observou as fases de Vênus
 detectou as irregularidades (relevo) da Lua

53. Luneta de Galileo em exposição em Florença (ITA).
[Fonte: www.wikipedia.com]
1610  Publicação dos resultados observacionais na obra “Siderius nuncius”
1616  compareceu pela primeira vez ante a Inquisição Romana  foi proibido
de continuar defendendo o modelo heliocêntrico sob pena de
excomunhão e exílio.

54. Mapas mostrando as irregularidades na superfície lunar, de acordo com as
observações de Galileo [Fonte: S. Singh, in “Big Bang” , 2008]
Interpretação das principais observações astronômicas de Galileo:
A Lua não era perfeita, imaculada.
A Terra não era perfeita, imaculada,
O Sol não era perfeito, imaculado.

55. Observadas com regularidades, as manchas solares permitiam concluir que o
Sol rotacionava em torno de um eixo próprio. Sendo assim, Terra e Lua
também poderiam ter movimentos de rotação
Ao observar Vênus, Galileo pode concluir que ele não emitia luz própria de modo
que, tal como a Terra, Vênus reflete a luz do Sol.
Ao observar, em 07 de janeiro de 1610, 3 “estrelinhas “ em movimento de rotação
(mais tarde, observou a quarta) em torno de Júpiter, Galileo concluiu que eram
seus satélites naturais. Os astros podiam, afinal, girar em torno de outro
astro que não fosse a Terra. Não havia objeção ao heliocentrismo
uma vez que Júpiter e suas luas constituiam um Sistema
Solar miniaturizado.
 Todas essas conclusões motivaram Galileo ao confrontamento com a
Igreja Romana

56. Ao publicar “Dialogo sobre dois Sistemas”, Galileo teve mais problemas com a
Inquisição. Foi obrigado a se exilar em sua casa, em Arcetri.
“Diálogo” foi acrescentado ao “Index Librorum Prohibitorum”.
Frente à Inquisição, Galileo afirmou: “A Sagrada Escritura destina-se a ensinar
aos homens como ir para o Céu e não como o Céu funciona”.
Faleceu em 1637, exilado e cego , provavelmente em virtude de glaucoma
produzido pelas observações solares.

57. ISAAC NEWTON [1642 – 1727]
• Nascimento em circunstâncias trágicas: seu pai morrera alguns meses antes
e sua mãe casara-se novamente com uma pessoa de 63 anos que recusou
aceitá-lo em sua casa. Newton foi criado por seus avós , tornando-se
uma pessoa amargurada, isolada e, às vezes, cruel.
• 1696  foi nomeado diretor da Casa da Moeda Inglesa  implacável na caça
aos falsificadores de moedas que estavam levando o país à falência. Newton
introduziu moedas com bordas estriadas, muito difíceis de serem
falsificadas. Com essa medida, Newton recuperou o poderio
financeiro daquele império.
• 1997  A moeda britânica de 2 libras tinha a inscrição “De pé, sobre ombros de
Gigantes” , uma homenagem a Newton quando escreveu essa frase para seu
“amigo” , Robert Hooke. A história ensina que Newton reconhecia
seu próprio sucesso graças aos trabalhos de gigantes
como Pitágoras e Galileo.
Para S. Singh, a frase fazia alusão velada e ofensiva à corcunda de Hooke e
seu andar curvado.

58. • Contribuições mais significativas:
 Criação do Cálculo Diferencial e Integral.
 Leis da Cinemática e Dinâmica dos Corpos.
 Criação do telescópio refletor.
 Teoria de Gravitação Universal e bases da Mecânica Celeste.
• 1687  publicou a obra “Philosophiae naturalis principia mathematica”
(Princípios Matemáticos de Filosofia Natural)
[algumas dessas contribuições serão aplicadas durante o nosso Curso]

59. • Algumas conseqüências para a Astronomia do trabalho de Newton
 E. Halley determinou a órbita precisa do Cometa de 1682 e previu
retornos.
1755  I. Kant atribuiu à gênese do Sistema Planetário, um processo
mecânico.
1788  J. L. Lagrange estudou o problema de três corpos.
1799  P. S. Laplace publicou, em “Mecânica Celeste”, a invariabilidade do
semi-eixo maior das órbitas planetárias.
Leverrier & Adams previram a existência de Netuno, com base em um
estudo das perturbações na órbita de Urano
1846  Observatório de Berlin confirma a observação do planeta Netuno.

60. 1844  F. W. Bessel prevê a existência de uma companheira para Sirius ao
estudar perturbações em sua órbita.
1862  Descoberta a “companheira” de Sirius.
J. Dollong  desenvolvimento e construção das lentes acromáticas,
aperfeiçoadas por J. Fraunhoffer (1787-1826) na Alemanha.
W. Hershell (1738 – 1822)  talvez o maior de todos os construtores de
telescópios refletores.
 Estudo de Nebulosas e Aglomerados Estelares.
 Estatística estelar da Via Láctea.
 Descobrimento de novos satélites naturais dos planetas do SS.
1838  W. Strüve determina a primeira paralaxe de uma estrela fixa.
1859  R. W. Bunsen e G. R. Kirchhoff  técnicas da análise espectral

61. Segunda Metade do Século XIX  Introdução da fotografia e dos métodos
fotométricos às observações astronômicas.