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Movimentos da Terra e da Luae eclipses

Gastão B. Lima NetoIAG/USP

AGA 210 – 2° semestre/2006

Nascer do Sol

Movimento aparente do Sol

• Movimento aparente dos astros– frequência quotidiana.

• Interpretação?– (1) movimento dos astros em torno da Terra??– (2) rotação da Terra??

Movimento aparente do Sol

• Movimento aparente dos astros– frequência quotidiana.

• Interpretação?– (1) movimento dos astros em torno da Terra??– (2) rotação da Terra??

• Na antiguidade, a opção (1) era praticamente unânime.

Egito antigo

Sistema geocêntrico• Anaximandro (~560 a.c.)

– Terra (plana) imóvel, no centro do universo– O Sol, a Lua e os astros se movem em círculos ao redor da

Terra

Sistema geocêntrico• Aristóteles (~320 a.c.)

– Terra imóvel, no centro do universo– O Sol e os astros se movem em círculos ao redor da Terra

Sistema geocêntrico• Eudoxo (~370 a.c.)

– Terra imóvel, no centro do universo– O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da

Terra: complexidade do movimento aparente do Sol

Sistema geocêntrico• Eudoxo (~370 a.c.)


Terra: complexidade do movimento aparente do Sol, Luae Planetas

início do inverno primavera ou outono verão

– Movimento aparente do Sol dependeda estação do ano

Sistema geocêntrico• Apolônio (~230 a.c.); Hiparco (~140 a.c.); Ptolomeu (~130

d.c.)


Terra: complexidade do movimento aparente dos astros• Teoria dos epicíclos.

A Terra se move?

• Nicolau Copérnico (1543)– Órbitas circulares em torno do Sol

• Aristarco (~260 a.c.)– Universo heliocêntrico– A Terra se move em torno do Sol

A Terra se move?

• Galileu Galilei (1564–1642)– “Epur si muove”

• Giordano Bruno (1548–1600)– Universo infinito, heliocêntrico

A Terra se move!

• Johannes Kepler (1609)– Nesta mesma época, Galileu

começou a observar com umaluneta.

– Utiliza dados de Tycho Brahe.– Inicialmente acredita no universo

geocêntrico, mas adota a visãoheliocêntrica devido à sua própriaanálise.

• Tycho Brahe (~ 1590)– observações detalhadas do movimento

dos planetas, em particular de Marte.(mas acreditava no universo geocêntrico)

A Terra se move!• Johannes Kepler

– Órbitas elípticas em torno do Sol– Nesta mesma época, Galileu

começou a observar com umaluneta.

– 3 leis empíricas dos movimentosplanetários (entre 1609–1619):

• Os planetas se movem em elipses, como Sol em um dos focos;

• A linha que liga o Sol a um dadoplaneta varre áreas iguais em temposiguais;

• O quadrado da razão dos períodos detranslação de 2 planetas é igual aocubo da razão entre as distâncias dosplanetas ao Sol,

.– Explicadas pela teoria da gravitação

de Newton (1687)

Rotação da Terra

• Corresponde ao movimento aparente diário dosastros

Norte

Oeste Leste

Sul

Rotação da Terra

• Corresponde ao movimento aparente diário dosastros

Céline Péroux, ESO (hemisfério Sul) – 4 horas de exposição

sentidodarotação

Outras evidências darotação da Terra

• Pêndulo de Foucault, Paris 1851– Plano de oscilação se desloca

durante um dia.– Se a Terra não girasse, o plano

de oscilação do pêndulopermaneceria imóvel.

– Esta experiência não funciona noequador terrestre.

– Nos pólos, o plano de oscilaçãodaria uma volta completa em umdia.

Outras evidências darotação da Terra

• Achatamento da Terra– A Terra (e o Sol, os Planetas…)

se comportam em grande escalacomo um fluido.

– A rotação provoca um aumentodo diâmetro equatorial emrelação ao diâmetro polar.

– Na Terra, a razão entre estesdiâmetros é 0,997 (21km dediferença entre estesdiâmetros).

Translação da Terra

• Imagens feitas para o mesmo horário (18h) em 3 diasconsecutivos.

• As estrelas nascem ~4 min mais cedo cada dia.


• Movimento aparente do Sol ao longo da eclíptica.– (note que há outros astros em movimento em relação às estrelas).

de 01/01/2006 até 04/03/2006


• Movimento aparente do Sol ao longo da eclíptica:– Constelações do zodíaco.

direção do movimento


• Movimento da Terra visto do Sol– Composição de 2 rotações:

• Em torno de si própria => DIA• Ao redor do Sol => ANO

Rotação da Terra: dia

• Dia solar: 24h• Dia sideral: 23h 56m 4,1s

Ponto vernal

• Intersecção da eclíptica com o equador celeste noinício do outono do hemisfério Sul.

Translação da Terra: Ano

• Ano trópico: 365d 5h 48m 45s – em relação às estações do ano• Ano sideral: 365d 6h 9m 10s – em relação às estrelas• Diferença vem do movimento do ponto vernal.

Precessão do equinócio

• Precessão é causada por uma força externa (torque)em um corpo em rotação.

• O eixo de rotação gira em torno do eixo de precessão

rotação

precessão


• Precessão é causada por uma força (torque) externaem um corpo em rotação.

• O eixo de rotação gira em torno do eixo de precessão.• Na Terra atuam forças externas, principalmente do

Sol e da Lua


• O eixo de rotação da Terra percorre um círculo em~ 25700 anos.

• Efeito descoberto por Hiparco em ~ 140 a.c.

hemisférioSul


• Hoje, o eixo da Terra aponta quase diretamente paraa Estrela Polar;

• Daqui ~ 12 mil anos, apontará para a estrela Vega.

hemisférioNorte

Precessão do equinócio ano 1

ano 2000

ano 4000

Translação e precessão da Terra:Ano

• Ano trópico: 365d 5h 48m 45s – em relação às estações do ano• Ano sideral: 365d 6h 9m 10s – em relação às estrelas• Diferença vem do movimento do ponto vernal: precessão.

Nutação

• Causado pela ação da Sol e Lua (principalmente);• Pequena amplitude e período de ~ 18.6 anos;• Descoberto em 1747 por James Bradley

Principais movimentos da Terra

• Rotação => dia

• Translação em torno do Sol => ano

• Precessão do eixo => precessão do equinócio

• Nutação => oscilação do eixo de rotação

Estações do ano• Em um ano o eixo da Terra é praticamente imóvel

Estações do ano

ponto vernal

equinócio deoutono

solstíciode inverno

solstíciode verão

equinóciode primavera

No hemisfério norte os nomes são trocados: verão <=> inverno; primavera <=> outono

Movimento da Lua

• A Lua tem um movimento em relação às estrelas deOeste para Leste.

Movimento da Lua

• A Lua sempre mostra (praticamente) o mesmo ladopara a Terra;

• Fases da Lua: Aristarco Séc. III a.c.

Movimento da Lua

• Fases da Lua: posição relativa da Terra, Sol e Lua

António Cidadão, http://www.astrosurf.com/cidadao/

Movimento da Lua

• Observação de um observador hipotético acima doSistema Solar a partir de 01/01/2006.

Movimento da Lua: mês

• Mês sinódico (lunação, intervalo entre duas luas cheias): 29,53dias.

• Mês sideral (rotação em relação a um referencial fixo): 27,32 dias

• Qual é o período de rotação da Lua em torno do seu próprio eixo?

Eclipses

• Do grego, "deixar de existir".• Definição astronômica: fenômeno que ocorre quando

um corpo celeste passa pela sombra de outro corpo.– Eclipse da Lua => a Lua passa pela sombra da Terra– Eclipse do Sol => a Terra passa pela sombra da Lua

• Também são observadas eclipses dos satélites deJúpiter (quando passam pela sombra de Júpiter).

• Não confundir com ocultação (quando um corpo nãoé visível devido a um outro corpo na linha devisada).

Eclipses• Do grego, "deixar de existir".• Definição astronômica: fenômeno que ocorre quando

um corpo celeste passa pela sombra de outro corpo.– Eclipse da Lua => a Lua passa pela sombra da Terra– Eclipse do Sol => a Terra passa pela sombra da Lua

• Também são observadas eclipses dos satélites deJúpiter (quando passam pela sombra de Júpiter).

• Porquê não ocorrem 2eclipses por mês, um doSol na Lua Nova e um daLua na Lua Cheia?

Eclipses• Porquê não ocorre 2 eclipses por mês, um do Sol na

Lua Nova e um da Lua na Lua Cheia?

• O plano da órbita da Lua não coincide com o planoda órbita da Terra (a eclíptica).

• Para ocorrer um eclípse, a Lua deve estar próxima donodo.

Eclipse do Sol

• Um observador na umbra observa um eclipse totaldo Sol;

• Um observador na penumbra observa um eclipseparcial;

• Se a umbra não chega até a superfície da Terra,observa-se um eclipse anular do Sol.

Eclipse do Sol

• Aparência de um eclipse.

Eclipse do Sol

• Eclipse de 29/03/2006 visto da Lua

Eclipse do Sol

• Eclipses do início do Séc. XXIhttp://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/eclipse.html

Eclipses do Sol

• Eclipse anular, 3/10/2005,Stefan Seip

• Eclipse total, 29/3/2006,Anthony Ayiomamitis

• Eclipse total, 29/3/2006,Gerhard Bachmayer

Coroa solar

Eclipse da Lua

• Se a Lua passa pela umbra, temos um eclipse total;• Se a Lua passa pela parcialmente pela umbra, temos

um eclipse parcial.• Se a Lua passa apenas pela penumbra, temos um

eclipse penumbral.

Eclipse da Lua

• Exemplo de um eclipse total da Lua.

Eclipses da Lua

• Eclipse total, 27/10/2004,Fred Espenak

• Apesar da sombra da Terra, a Lua nãofica completamente escurecida.– Parte da luz que passa pela atmosfera

terrestre é desviada e ilumina a Lua.

Eclipses• A umbra se move com velocidade entre 1700 e

3400 km/h no solo da Terra, de Oeste para Leste.• A umbra tem no máximo 270 km de largura.• A totalidade dura, no máximo, 7m30s (o mais longo

eclipse nos próximos 3000 anos será em 16/7/2186,passando pelo norte da América do Sul).

• Próximo eclipse total do Sol será em 1/8/2008;– observado no Brasil será 12/8/2045 (Fortaleza, Natal);– observado em São Paulo será 13/6/2113.

• Um eclipse da Lua dura no máximo 3h50;– a totalidade dura no máximo 1h40m.

Eclipses• Em um ano ocorrem, no mínimo, 2 eclipses (neste caso,

ambos são solares).• No máximo ocorrem 7 eclipses em um ano (neste caso,

no mínimo 2 são lunares).• O ciclo dos eclipses se repetem a cada 18 anos e

11,3 dias.– Neste período ocorrem 86 eclipses.– Esta recorrência foi descoberta na antiguidade e chama-se

Período de saros.• Tales de Mileto pode ter sido o primeiro a prever a

ocorrência de um eclipse (em 585 a.c.).• Durante o eclipse de 29/05/1919, observado em

Sobral-CE, foi observado o desvio gravitacional da luz,confirmando a teoria da Relatividade Geral de Einstein.

Referências

• http://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/eclipse.html[Eclipses]

• http://www.telescopiosnaescola.pro.br/material.html– http://www.telescopiosnaescola.pro.br/aga215/aga215.html

• http://www.astro.iag.usp.br/~gastao /astroposicao.html

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