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Astronomia: Conceitos Básicos
Par de galáxias ARP 87, distantes a mais de 300 milhões
de anos-luz da Terra. Foto: Hubble (Fevereiro/2007). Foto
retirada do site Apolo11.com
O que é astronomia?
Astronomia é a ciência que estuda fenômenos que
ocorrem fora da Terra.
Ela descreve planetas, estrelas, cometas, asteróides,
etc.
É distinta da astrologia, o estudo místico da influência
dos astros na vida humana.
Representação da eclíptica, a trajetória aparente do Sol
vista do referencial da Terra. As constelações na eclíptica
representam os signos do zodíaco.
O que é astronomia?
Desde a Antiguidade é possível observar diferentes
objetos no céu. O conhecimento astronômico auxiliava
em atividades como agricultura e navegação.
A Astronomia é uma das ciências mais antigas da
humanidade, onde diferentes visões surgiram no
decorrer da história.
Modelo antigo da abóbada celeste.
Imagem: blog Centro de Pesquisas da
Antiguidade
Corpos Celestes
Os objetos celestes mais visíveis são o Sol e a Lua.
Em muitas culturas a Lua é associada ao
feminino e o Sol ao masculino.
Sol
O Sol é uma estrela (corpo celeste com luz própria) no
centro do Sistema Solar. É essencial para manter o
calor e a luz na Terra.
Libera calor e energia por fusão nuclear de hidrogênio
e hélio.
Sol
Propriedades do Sol
Possui cerca de 109 vezes o tamanho da Terra.
A temperatura nas suas proximidades (coroa solar)
pode chegar até 5 x 106
K.
A gravidade em suas proximidades é cerca de 28
vezes maior que a da Terra.
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na Terra.
Lua
A Lua é o satélite natural da Terra.
É essencial para o controle de nossas marés.
Lua
Propriedades da Lua
Possui cerca de 3474,8 km de diâmetro equatorial.
Sua gravidade é cerca de 0,16g.
Possui cerca de 1/16 da massa da Terra.
Orbita a Terra por volta de 27 ou 28 dias (contamos os
meses com base na Lua).
Lua
Fases da Lua
Como a Lua não tem luz própria (só reflete a luz do
Sol), nem sempre a vemos inteira.
Diagrama das fases da Lua no Hemisfério Norte a partir da Lua Nova.
Sistema Solar
É o conjunto dos planetas que orbitam em torno do Sol.
Os planetas do Sistema Solar são:
Mercúrio
Vênus
Terra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Netuno
(Plutão não é mais considerado planeta).
Mercúrio
O planeta mais próximo do Sol.
Possui um diâmetro de
aproximadamente 4879,4 km.
Possui uma gravidade de
aproximadamente 2,78 m/s2
Não possui uma atmosfera relevante.
Não possui satélites naturais.
Apresenta temperaturas muito quentes (427 o
C), mas
também frias (- 173 o
C).
Vênus
Possui massa e tamanho próximos aos
da Terra.
Possui uma gravidade de
aproximadamente 8,87 m/s2
Possui atmosfera densa e um forte
efeito estufa.
Não possui satélites naturais e orbita o Sol no sentido
oposto ao dos outros planetas.
Possui uma temperatura média de aproximadamente
735 K.
Marte
Possui diâmetro de aproximadamente
6792,4 km.
Possui uma gravidade de
aproximadamente 3,71 m/s2
Aparência avermelhada por conter
óxido de ferro em sua superfície.
Muitas espaçonaves da Terra foram enviadas para
Marte. Existência de água e gelo já foi comprovada.
Possui uma temperatura média de aproximadamente –
63 o
C e dois satélites naturais (Deimos e Fobos).
Júpiter
O maior planeta do Sistema Solar
(cerca de 142194 km de diâmetro)
Primeiro planeta gasoso (ou joviano)
por não conter superfície sólida, assim
como Saturno, Urano e Netuno.
Tem cerca de 1000 vezes o volume da
Terra, cerca de 300 vezes a sua massa e cerca de 2,5
vezes a sua gravidade.
Possui 67 satélites naturais.
Saturno
Segundo maior planeta do Sistema Solar
(cerca de 120536 km de diâmetro)
Sua gravidade é quase igual à da Terra
(cerca de 10,44 m/s2
)
Possui uma densidade de 0,67 g/cm3
(Saturno poderia
flutuar na água!)
Possui vários aneis feitos de partículas de gelo
Possui 62 satélites naturais.
Urano
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Gravidade cerca de 8,69 m/s2
.
Frio (cerca de -220 o
C de temperatura
média) por estar longe do Sol.
Possui alguns aneis (não tão notáveis quanto os de
Saturno)
Tem um eixo de rotação praticamente “deitado”.
Possui 27 satélites naturais.
Netuno
Diâmetro de 49258 km.
Gravidade cerca de 11,15 m/s2
.
Cerca de -201 o
C de temperatura
Média).
Parte de sua coloração azul se deve às camadas de
metano em sua atmosfera.
Possui 14 satélites naturais.
Plutão
Não é mais planeta, mas vale a pena comentar sobre
ele...
É um planeta-anão. Não é mais considerado
planeta não apenas por ser pequeno demais
mas também por compartilhar sua órbita
ao redor do Sol com outro corpos.
Possui 2306 km de diâmetro, aproximadamente 0,6
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Seu principal satélite é Caronte com o qual forma um
tipo de “planeta binário”.
Terra
Único planeta do Sistema Solar com vida conhecida.
Muitos fatores contribuem para isso (como, por
exemplo, campos magnéticos e camadas de gás que
permitem a proteção contra radiação solar).
Cerca de 12756 km de diâmetro.
Gravidade de aproximadamente 9,8 m/s2
.
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Movimento da Terra
Demora cerca de 365 dias e algumas horas para dar
uma volta ao redor do Sol. Essas horas a mais são
contabilizadas no dia 29 de fevereiro dos anos
bissextos.
Movimento da Terra
O movimento de translação da Terra explica as
estações do ano. Pela primeira lei de Kepler, o
movimento dos planetas do Sistema Solar é próximo
de uma elipse e, portanto, em certos momentos do ano
a Terra está mais afastada ou mais próxima do Sol.
Eclipse
As posições da Terra, da Lua e do Sol podem causar
um fenômeno chamado eclipse.
Quando a Terra fica entre o Sol e a Lua formando uma
sombra na Lua, temos um eclipse lunar.
Quando a Lua fica entre o Sol e a Terra formando uma
sombra na Terra, temos um eclipse solar.
Eclipse
Eclipse Lunar
Eclipse Solar
Asteroides
Asteroides são corpos
celestes menores do
que planetas, mas que
também apresentam
órbita definida ao
redor do Sol.
Asteroide Eros (órbita próxima a Marte)
Asteroide Ceres (órbita próxima a Marte)
Asteroide B612
(O Pequeno
Príncipe de
Antoine de Saint-
Exupéry)
Cometas, Meteoros e Meteoritos
Cometas são corpos compostos de rocha e gelo. Se o
gelo evapora enquanto o cometa em movimento forma
uma cauda.
Meteoros são corpos rochosos que entram na
superfície da Terra e podem ou não se desintegrar.
Meteoritos são meteoros que chegam na superfície da
Terra.
Cometa
Meteoro
chegando na
Terra
Evolução das Estrelas
Estrelas surgem pelo agrupamento de nuvens de gás e
poeira cósmica pela força da gravidade. Com isso, a
temperatura aumenta, bem como a energia das
partículas envolvidas, permitindo assim que fusões
nucleares sejam realizadas. Enquanto houver energia
para essas fusões ocorrerem, a estrela consegue
equilibrar a pressão gravitacional. No entanto, quando
o combustível para as fusões terminar, a estrela
colapsará com a gravidade.
Evolução das Estrelas
Após esse colapso final, haverá uma imensa liberação
de energia e as estrelas podem terminar como:
Anãs Brancas: se sua massa for relativamente
pequena (o Sol é um exemplo de estrela com massa
pequena).
Estrelas de Nêutron: quando o colapso é tão grande
que transforma a maioria dos prótons da estrela em
nêutrons.
Buracos Negros: o colapso é ainda maior, gerando um
objeto de massa grande o bastante para distorcer o
espaço-tempo ao redor de modo significativo.
Buracos Negros
Um buraco negro é o resultado do colapso de uma
estrela com muita massa (muita mesmo!).
O objeto resultante é tão denso que distorce o espaço
e o tempo, de tal modo que nem mesmo a luz
consegue escapar daquela região. Por isso, ninguém
pode saber o que está no interior de um buraco negro.
Representação das distorções
espaço-temporais de diferentes
corpos, incluindo um buraco
negro. Além do horizonte de
eventos, não há como observar o
que ocorre.
Galáxias
Um conjunto de diversas estrelas gravitacionalmente
ligadas é chamado galáxia.
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Láctea.
Via
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Matéria Escura
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do que matéria comum.
Energia Escura
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expansão acelerada do universo.
Expansão Cósmica
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com as ondas de radiação provenientes de estrelas
distantes. Há um desvio para o vermelho da radiação
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Formato do Universo
Qual o tipo de curvatura do universo? Dependendo de
uma constante esperada na relatividade geral ele pode
ter curvatura plana, negativa ou positiva.
Escalas Astronômicas
Qual é o tamanho do Universo?
Acredita-se que seja por volta de 46 bilhões de anos-
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melhor do tamanho do nosso Universo!
Escalas Astronômicas
Cosmologia
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Cosmologia é o ramo da astronomia que estuda a
origem e o fim do universo.
Cosmologia
Origem: A teoria científica mais aceita é que o universo
tenha se originado de uma singularidade e expandido
(teoria do Big Bang).
Fim: Teorias de fim do universo são variadas. Opções
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Conceitos Básicos de Astronomia

  • 1. Astronomia: Conceitos Básicos Par de galáxias ARP 87, distantes a mais de 300 milhões de anos-luz da Terra. Foto: Hubble (Fevereiro/2007). Foto retirada do site Apolo11.com
  • 2. O que é astronomia? Astronomia é a ciência que estuda fenômenos que ocorrem fora da Terra. Ela descreve planetas, estrelas, cometas, asteróides, etc. É distinta da astrologia, o estudo místico da influência dos astros na vida humana. Representação da eclíptica, a trajetória aparente do Sol vista do referencial da Terra. As constelações na eclíptica representam os signos do zodíaco.
  • 3. O que é astronomia? Desde a Antiguidade é possível observar diferentes objetos no céu. O conhecimento astronômico auxiliava em atividades como agricultura e navegação. A Astronomia é uma das ciências mais antigas da humanidade, onde diferentes visões surgiram no decorrer da história. Modelo antigo da abóbada celeste. Imagem: blog Centro de Pesquisas da Antiguidade
  • 4. Corpos Celestes Os objetos celestes mais visíveis são o Sol e a Lua. Em muitas culturas a Lua é associada ao feminino e o Sol ao masculino.
  • 5. Sol O Sol é uma estrela (corpo celeste com luz própria) no centro do Sistema Solar. É essencial para manter o calor e a luz na Terra. Libera calor e energia por fusão nuclear de hidrogênio e hélio.
  • 6. Sol Propriedades do Sol Possui cerca de 109 vezes o tamanho da Terra. A temperatura nas suas proximidades (coroa solar) pode chegar até 5 x 106 K. A gravidade em suas proximidades é cerca de 28 vezes maior que a da Terra. A luz do Sol demora cerca de oito minutos para chegar na Terra.
  • 7. Lua A Lua é o satélite natural da Terra. É essencial para o controle de nossas marés.
  • 8. Lua Propriedades da Lua Possui cerca de 3474,8 km de diâmetro equatorial. Sua gravidade é cerca de 0,16g. Possui cerca de 1/16 da massa da Terra. Orbita a Terra por volta de 27 ou 28 dias (contamos os meses com base na Lua).
  • 9. Lua Fases da Lua Como a Lua não tem luz própria (só reflete a luz do Sol), nem sempre a vemos inteira. Diagrama das fases da Lua no Hemisfério Norte a partir da Lua Nova.
  • 10. Sistema Solar É o conjunto dos planetas que orbitam em torno do Sol. Os planetas do Sistema Solar são: Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno (Plutão não é mais considerado planeta).
  • 11. Mercúrio O planeta mais próximo do Sol. Possui um diâmetro de aproximadamente 4879,4 km. Possui uma gravidade de aproximadamente 2,78 m/s2 Não possui uma atmosfera relevante. Não possui satélites naturais. Apresenta temperaturas muito quentes (427 o C), mas também frias (- 173 o C).
  • 12. Vênus Possui massa e tamanho próximos aos da Terra. Possui uma gravidade de aproximadamente 8,87 m/s2 Possui atmosfera densa e um forte efeito estufa. Não possui satélites naturais e orbita o Sol no sentido oposto ao dos outros planetas. Possui uma temperatura média de aproximadamente 735 K.
  • 13. Marte Possui diâmetro de aproximadamente 6792,4 km. Possui uma gravidade de aproximadamente 3,71 m/s2 Aparência avermelhada por conter óxido de ferro em sua superfície. Muitas espaçonaves da Terra foram enviadas para Marte. Existência de água e gelo já foi comprovada. Possui uma temperatura média de aproximadamente – 63 o C e dois satélites naturais (Deimos e Fobos).
  • 14. Júpiter O maior planeta do Sistema Solar (cerca de 142194 km de diâmetro) Primeiro planeta gasoso (ou joviano) por não conter superfície sólida, assim como Saturno, Urano e Netuno. Tem cerca de 1000 vezes o volume da Terra, cerca de 300 vezes a sua massa e cerca de 2,5 vezes a sua gravidade. Possui 67 satélites naturais.
  • 15. Saturno Segundo maior planeta do Sistema Solar (cerca de 120536 km de diâmetro) Sua gravidade é quase igual à da Terra (cerca de 10,44 m/s2 ) Possui uma densidade de 0,67 g/cm3 (Saturno poderia flutuar na água!) Possui vários aneis feitos de partículas de gelo Possui 62 satélites naturais.
  • 16. Urano Diâmetro de 51118 km. Gravidade cerca de 8,69 m/s2 . Frio (cerca de -220 o C de temperatura média) por estar longe do Sol. Possui alguns aneis (não tão notáveis quanto os de Saturno) Tem um eixo de rotação praticamente “deitado”. Possui 27 satélites naturais.
  • 17. Netuno Diâmetro de 49258 km. Gravidade cerca de 11,15 m/s2 . Cerca de -201 o C de temperatura Média). Parte de sua coloração azul se deve às camadas de metano em sua atmosfera. Possui 14 satélites naturais.
  • 18. Plutão Não é mais planeta, mas vale a pena comentar sobre ele... É um planeta-anão. Não é mais considerado planeta não apenas por ser pequeno demais mas também por compartilhar sua órbita ao redor do Sol com outro corpos. Possui 2306 km de diâmetro, aproximadamente 0,6 m/s2 de gravidade. Seu principal satélite é Caronte com o qual forma um tipo de “planeta binário”.
  • 19. Terra Único planeta do Sistema Solar com vida conhecida. Muitos fatores contribuem para isso (como, por exemplo, campos magnéticos e camadas de gás que permitem a proteção contra radiação solar). Cerca de 12756 km de diâmetro. Gravidade de aproximadamente 9,8 m/s2 . Temperatura média de aproximadamente 14 o C.
  • 20. Movimento da Terra Demora cerca de 365 dias e algumas horas para dar uma volta ao redor do Sol. Essas horas a mais são contabilizadas no dia 29 de fevereiro dos anos bissextos.
  • 21. Movimento da Terra O movimento de translação da Terra explica as estações do ano. Pela primeira lei de Kepler, o movimento dos planetas do Sistema Solar é próximo de uma elipse e, portanto, em certos momentos do ano a Terra está mais afastada ou mais próxima do Sol.
  • 22. Eclipse As posições da Terra, da Lua e do Sol podem causar um fenômeno chamado eclipse. Quando a Terra fica entre o Sol e a Lua formando uma sombra na Lua, temos um eclipse lunar. Quando a Lua fica entre o Sol e a Terra formando uma sombra na Terra, temos um eclipse solar.
  • 24. Asteroides Asteroides são corpos celestes menores do que planetas, mas que também apresentam órbita definida ao redor do Sol. Asteroide Eros (órbita próxima a Marte) Asteroide Ceres (órbita próxima a Marte) Asteroide B612 (O Pequeno Príncipe de Antoine de Saint- Exupéry)
  • 25. Cometas, Meteoros e Meteoritos Cometas são corpos compostos de rocha e gelo. Se o gelo evapora enquanto o cometa em movimento forma uma cauda. Meteoros são corpos rochosos que entram na superfície da Terra e podem ou não se desintegrar. Meteoritos são meteoros que chegam na superfície da Terra. Cometa Meteoro chegando na Terra
  • 26. Evolução das Estrelas Estrelas surgem pelo agrupamento de nuvens de gás e poeira cósmica pela força da gravidade. Com isso, a temperatura aumenta, bem como a energia das partículas envolvidas, permitindo assim que fusões nucleares sejam realizadas. Enquanto houver energia para essas fusões ocorrerem, a estrela consegue equilibrar a pressão gravitacional. No entanto, quando o combustível para as fusões terminar, a estrela colapsará com a gravidade.
  • 27. Evolução das Estrelas Após esse colapso final, haverá uma imensa liberação de energia e as estrelas podem terminar como: Anãs Brancas: se sua massa for relativamente pequena (o Sol é um exemplo de estrela com massa pequena). Estrelas de Nêutron: quando o colapso é tão grande que transforma a maioria dos prótons da estrela em nêutrons. Buracos Negros: o colapso é ainda maior, gerando um objeto de massa grande o bastante para distorcer o espaço-tempo ao redor de modo significativo.
  • 28. Buracos Negros Um buraco negro é o resultado do colapso de uma estrela com muita massa (muita mesmo!). O objeto resultante é tão denso que distorce o espaço e o tempo, de tal modo que nem mesmo a luz consegue escapar daquela região. Por isso, ninguém pode saber o que está no interior de um buraco negro. Representação das distorções espaço-temporais de diferentes corpos, incluindo um buraco negro. Além do horizonte de eventos, não há como observar o que ocorre.
  • 29. Galáxias Um conjunto de diversas estrelas gravitacionalmente ligadas é chamado galáxia. A galáxia onde está nosso Sol é chamada de Via Láctea. Via Láctea Nebulosa de Andrômeda
  • 30. Matéria Escura Uma matéria não visível, mas detectada. Acredita-se que o Universo tenha mais matéria escura do que matéria comum.
  • 31. Energia Escura Energia escura é o nome dado à possível causa da expansão acelerada do universo.
  • 32. Expansão Cósmica Sim, o universo está se expandindo. Isso é comprovado pela detecção de efeito Doppler com as ondas de radiação provenientes de estrelas distantes. Há um desvio para o vermelho da radiação proveniente das estrelas.
  • 33. Formato do Universo Qual o tipo de curvatura do universo? Dependendo de uma constante esperada na relatividade geral ele pode ter curvatura plana, negativa ou positiva.
  • 34. Escalas Astronômicas Qual é o tamanho do Universo? Acredita-se que seja por volta de 46 bilhões de anos- luz. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano (Portanto é uma medida de distância e não de tempo como muitos confundem!) Ver http://htwins.net/scale2/lang.html para ter uma ideia melhor do tamanho do nosso Universo!
  • 36. Cosmologia Como o Universo começou? Como o Universo irá terminar? Cosmologia é o ramo da astronomia que estuda a origem e o fim do universo.
  • 37. Cosmologia Origem: A teoria científica mais aceita é que o universo tenha se originado de uma singularidade e expandido (teoria do Big Bang). Fim: Teorias de fim do universo são variadas. Opções incluem Big Crunch, morte térmica ou mesmo que o próprio universo será devorado por buracos negros. E uma última pergunta: diante de tudo isso, nós fazemos alguma diferença para o universo?