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Breve História de Astronomia
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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
GEOLOGIA E ASTRONOMIA
Prof. Huilquer Francisco Vogel
UMA BREVE HISTÓRIA DE ASTRONOMIA
Aula 1
PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA
Uma das mais antigas ciências;
Stonehenge (fig. 1) na Inglaterra e as
Pirâmides do Egito (fig. 2), erguidas por volta
de 2.500 a.C, corporificam alinhamentos
astronômicos.
1 2
PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA
Duas pequenas tábuas de argila produzidas por volta de 700 a. C pelos babilônios no atual Iraque, resumem informações sobre o movimento das estrelas e Planetas.
Duração do ano;
O Céu dividido em 360 graus (subdivididos em 60 partes), cada dia dividido em 24 partes de 60minutos.
Tábua Mul.Apin
PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA
Quando o conhecimento sobre astronomia da
babilônia chegou até a Grécia cerca de 500 a.
C., o conhecimento babilônico buscava
―adivinhar angúrios celestes‖
Cometa 1P/ Halley, visto em
24 de abril de 1066.
Considerado pelos Saxons
como mau presságio.
PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA
Os gregos optaram por explicar fisicamente os fenômenos astronômicos. Eudóxio, um astrônomo grego do século IV a.C., desenvolveu um sistema de 27 esferas cristalinas como representação do universo.
De modo ainda superficial, Eudóxio forneceu ideias que posteriormente foram desenvolvidas no modelo geocêntrico.
PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA
Hiparco, em grego: Ίππαρχος, Hipparkhos (190 a.C. — 120
a.C.), foi um astrônomo grego.
Hoje é considerado o fundador da astronomia científica. Ele
classificou as estrelas em seis categorias de brilho, criando a
categoria de brilho e magnitudes ainda utilizada.
"para qualquer quadrilátero
inscritível, a razão entre as
diagonais é igual a razão da
soma dos produtos dos lados
que concorrem com as
respectivas diagonais".
PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA
Claudius Ptolemaeus No séc. II d.C. Cláudio
Ptolemeu ou Ptolomeu (em latim: Claudius Ptolemaeus; 90 – 168), foi um cientista grego que viveu em Alexandria, uma cidade do Egito. Ele sintetizou o modelo em que os planetas estão em órbita ao redor da Terra, conhecido como modelo geocêntrico.
O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL
A Astronomia recebeu
grandes contribuições no
século XVI pelo sacerdote
e Astrônomo Nicolau
Copérnico (1473-1543).
Ele reeditou a ideia do
filósofo Aristaco,
demonstrando que os
planetas orbitam o sol.
Esta teoria ficou
conhecida como modelo
heliocêntrico.
O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL
Comparação entre o
modelo Geocêntrico
―ptolomaico‖ e modelo
Heliocêntrico
―copérniano‖.
O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL
Johannes Kepler Posteriormente, Tycho Brahe
(1546-1601), um dinamarquês que ainda acreditava no modelo geocêntrico, entregou seus estudos ao discípulo Johannes Kepler (1571-1630). Kepler elaborou muitos cálculos, onde evidenciou que as orbitas não são circulares, e sim elípticas, formulando três importantes leis sobre movimentos planetários.
O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL
Descobertas maravilhosas foram possíveis graças ao filósofo Galileu Galilei (1564-1642). Com a descoberta do telescópio, foi possível ampliar a visão do cosmos. Logo foi possível descobrir que Júpiter possuía luas, Saturno anéis, e que mesmo a nossa lua era cheia de crateras, contrariando a perfeição da criação divina, tornando-se herege. Foi condenado, passou o resto de sua vida em prisão domiciliar.
O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL
Meio séc. depois, Issac Newton (1642-1727),
publicava em 1687 a obra Princípio de
Matemática. Seus princípios sobre a gravidade
revolucionaram a física. Ele passou a explicar
os movimentos celestes pela mecânica
newtoniana.
O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL
Usando a teria da Gravidade de Newton, o astrônomo Inglês Edmond Halley (1656-1742) fez um resgate histórico da passagem de cometas, e criou a hipótese de que todos eram na verdade, tratava-se de um único cometa com órbita longa e elíptica ao redor do sol, fazendo uma precisa predição sobre a data do próximo avistamento.
Ele foi um dos primeiros a utilizar o método científico com hipótese e predições.
Em 1758 sua
hipótese foi
confirmada.
ASTRONOMIA MODERNA
No final do século XVIII em diante, astrônomos
e físicos fizeram importantes descobertas,
muitas delas complementa-se em grandes
feitos. Deste modo, não é fácil citar todos,
algumas injustiças serão feitas. Sendo assim,
serão citados em conjunto por seus feitos.
ASTRONOMIA MODERNA
Da decomposição da luz
ao espectroscópio
Issac Newton =
decompôs a luz com um
prisma.
William Hyde Wollanston
(1766-1826) entre
outros químicos ingleses
refinaram o processo.
ASTRONOMIA MODERNA
Em 1859, Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff,
descobriram que o espectro contínuo da luz do
sol (luz branca), continha linhas de absorção
graças a elementos químicos presentes na
atmosfera estelar.
ASTRONOMIA MODERNA
Annie Jump Cannon (Dover, 11 de dezembro de 1863 — Cambridge, Massachusetts, 13 de abril de 1941) foi uma astrônoma estadunidense, cujo trabalho de catalogação foi fundamental para a atual classificação estelar ―tipos espectrais‖.
ASTRONOMIA MODERNA
Em 1905, o astrônomo
dinamarquês Ejnar Hertzsprung
(1873-1967) foi o primeiro a
sugerir um padrão absoluto de
brilho para as estrelas. Contudo,
seu artigo foi publicado em uma
revista de pouco acesso.
Mais tarde (1913), Henry
Russel (1877-1957)
apresentou seu próprio
trabalho desenvolvido de
modo independente na Royal
Astronomicsl Society.
ASTRONOMIA MODERNA
O início do século XX viu
uma revolução na
astronomia, quando o
tamanho e a natureza
do universo se
revelaram. Em 1929,
demonstrou a ligação
entre o desvio para o
vermelho e a distância,
chamada Lei de Hubble.
ASTRONOMIA MODERNA
Albert Einstein (1947)
Albert Einstein (Ulm, 14 de março de 1879 — Princeton, 18 de abril de 1955) foi um físico teórico alemão, radicado nos Estados Unidos em 1933.
Embora mais conhecido por sua fórmula de equivalência massa-energia, E = mc² — que foi chamada de "a equação mais famosa do mundo" —, foi laureado com o Prêmio Nobel de Física de 1921 por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico―.
ASTRONOMIA MODERNA
Ao longo de sua vida, Einstein
publicou centenas de livros e
artigos. Além do trabalho
individual, também colaborou
com outros cientistas em
outros projetos, incluindo a
estatística de Bose-Einstein,
o refrigerador de Einstein e
outros.1 106 Publicou mais
de 300 trabalhos científicos,
juntamente com mais de 150
obras não científicas.
ASTRONOMIA MODERNA
A descoberta de Hubble de um universo em
expansão, permitiu criar um cenário que
remetia ao início da expansão, lavando a teoria
do ―Big-bang‖. Contudo, não haviam
evidências. A teoria previa um débil fulgor de
calor que teria restado da origem do universo.
Essa radiação cósmica de fundo (RCR) foi
detectada em 1964 pelos americanos Arno
Penzias e Robert Wilson.
ASTRONOMIA MODERNA
Robert Wilson e Arno Penzias
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
A viagem espacial sempre foi tema de ficção. Contudo, a real viagem espacial só foi possível após a invenção de potentes motores. Entre os projetistas mais importantes, esteve Wernher von Braun (1912-1977).
O homem é enviado à lua por um canhão gigante na obra de Jules Verne.
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
Wernher von Braun trabalhava em uma pequena empresa de foguetes a VfR que foi recrutada durante a guerra para auxiliar o governo alemão na fabricação dos foguetes V2, protótipos que foram utilizados como base do motor de exploração especial.
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
Após a segunda guerra, os
EUA utilizou a tecnologia
nazista, inclusive recrutando
seus pesquisadores.
Concomitante, Serguei
Korolev esteva à frente do
programa espacial da URSS.
Em 1957, o programa Russo
deu um passo à frente
lançando o Sputnik 1.
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
Menos de um mês após o Sputnik 1, foi
lançado o Sputnik 2, que pesava 508 kg e
levou a cadela Laika.
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
Os EUA tentam
compensar e em
6/12/57, foi feita a
tentativa de lançar o
foguete Vanguard.
Novamente os soviéticos
trabalharam em segredo e
surpreenderam os EUA em
12/04/1961, mandando o
primeiro homem ao espaço,
o cosmonauta Yuri Gargarin.
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
Decidido a vencer a corrida espacial, o presidente John Fitzgerald Kennedy parte para o tudo ou nada, e aposta alta na chegada do homem na Lua. Um visionário decidido, que conquistou seu objetivo em 20-07-1969.
ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL
O Saturno V foi o veículo
responsável por levar a
Apollo 11 ao espaço.
Neil Armstrong foi o
primeiro a pisar na Lua,
descendo do modulo
lunar Eagle.
ASTRONOMIA MODERNA: A EXPLORAÇÃO DO
SISTEMA SOLAR
A melhora da tecnologia permitiu desenvolver sondas cada vez mais tecnológicas. A primeira sonda enviada a Lua errou o alvo em milhares que quilômetros. Com o aprendizado dos erros, foi possível enviar sondas a outros planetas do sistema solar.
Pioneers
Mariner
Voyager
ASTRONOMIA MODERNA: A EXPLORAÇÃO DO
SISTEMA SOLAR
Foi durante a guerra fria que satélites foram
utilizados para monitorar testes nucleares.
Utilizando estes satélites voltados para o
espaço foi possível obter registros de explosões
de raios gama, que depois de 1997 foram mais
comuns.
ASTRONOMIA DOS DIAS ATUAIS
Aleksander Wolszczan
Mostrou em 1992 que o pulsar foi orbitado por dois planetas. Os raios de suas órbitas são 0,36 e 0,47 UA respectivamente. Esta foi a primeira descoberta confirmada de planetas fora do Sistema Solar (mais de 1.750 são conhecidos hoje).
ASTRONOMIA DOS DIAS ATUAIS
Saul Perlmutter, é um astrofisico estadunidense, foi laureado com o Nobel de Física de 2011, juntamente com Adam Riess e Brian Schmidt, "pela descoberta da expansão acelerada do universo mediante observações de supernovas distantes―.
ATUALIDADES
12/11/2014.
Módulo Philae foi liberado por sonda espacial no início desta manhã. A Agência Espacial Europeia, ESA, recebeu a confirmação às 14h03 de que o módulo espacial Philae tocou o solo do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, uma massa imensa com superfície composta de gelo e poeira.
AULA 2
O Big-bang
TEORIA DO BIG BANG
Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se
referir à ideia de que o universo estava
originalmente muito quente e denso em algum
tempo finito no passado e, desde então tem se
resfriado pela expansão ao estado diluído atual e
continua em expansão atualmente.
De acordo com as melhores medições
disponíveis em 2010, as condições iniciais
ocorreram por volta de 13,3 a 13,9 bilhões.
TEORIA DO ESTADO ESTACIONÁRIO
Fred Hoyle é conhecido como o
criador do termo Big Bang (1949).
Apoiou a teoria de um "Universo
estacionário". A teoria tentou
explicar como o universo poderia
ser eterno e essencialmente
imutável ainda que apresentando
galáxias que se afastam umas das
outras.
TEORIA DO ESTADO ESTACIONÁRIO
Enquanto as galáxias se afastam
uma das outras, formam-se novas
galáxias nos intervalos, a partir de
nova matéria e formação continua.
Segundo Hoyle, o Universo não teria tido
um início e a matéria é criada
continuamente. Segundo o Big-Bang,
matéria teria sido formada toda de uma
vez, no início do Universo.
TEORIA DO BIG BANG
Georges-Henri Édouard
Lemaître (Charleroi, 17 de
julho de 1894 — Louvain,
20 de junho de 1966) foi
um padre católico,
astrônomo, cosmólogo e
físico belga.
TEORIA DO BIG BANG
Lemaître (1927) propôs o que ficou conhecido como teoria da origem do Universo do Big Bang, que ele chamava de "hipótese do átomo primordial".
O estudioso afirmava que a matéria comprimida naquele átomo se fragmentou numa quantidade descomunal de pedaços e cada um acabou se fragmentando em outros menores sucessivamente até chegar aos átomos atuais numa gigantesca fissão nuclear.
TEORIA DO BIG BANG
Hipóteses:
Universo é homogéneo e isotrópico (princípio cosmológico), as leis da física são universais e são verdadeiras se válida a teoria da relatividade geral (Einstein, 1915)
Previsões teóricas:
• universo está em expansão
• radiação cósmica de fundo em microondas
• abundância dos elementos primordiais: H, He, Li (nucleossíntese primordial)
TEORIA DO BIG BANG
Edwin Powell Hubble foi um
astrônomo estadunidense.
Hubble concluiu que o
universo está em expansão.
Mas, se o universo está em
expansão, então em algum
ponto no passado deveria ter
sido infinitamente pequeno.
Previsão: Universo em expansão Comprovado: Lei de Hubble (1929)
TEORIA DO BIG BANG
Em 1929, Edwin Hubble forneceu base
observacional para a teoria de Lemaître ao
medir um desvio para o vermelho no espectro
("redshift") de galáxias distantes e verificar que
este era proporcional às suas distâncias, o que
ficou conhecido como Lei de Hubble-Homason.
TEORIA DO BIG BANG
redshift
TEORIA DO BIG BANG
Lei de Hubble: existe
uma relação linear
entre a velocidade de
recessão das galáxias
e a distância às
mesmas.
TEORIA DO BIG BANG
George Anthony Gamov buscou
entender a origem dos elementos
químicos em um universo primordial
quente e denso (pressuposto de
Gorges Lemaître).
Gamow etl. al., propuseram que
segundo seu modelo cosmológico
haveria uma Radiação cósmica de
fundo em micro-ondas que a princípio
poderia ser detectada.
TEORIA DO BIG BANG
Em 1948 Gamow, Ralph Alpher e Robert Herman
realizaram o feito de mostrar que, devido à expansão
contínua do universo, esta radiação primordial estaria nos
atingindo agora na faixa de onda de microondas com uma
temperatura de aproximadamente 5 K.
TEORIA DO BIG BANG
Dois físicos americanos da
Universidade de Princeton, Robert
(Bob) Dicke (1) e Jim Peebles (2)
trabalhavam numa sugestão de
George Gamow. de que a separação
entre as galáxias deve ter sido muito
menor no passado e o universo
primordial infinitamente denso e
quente.
1
2
TEORIA DO BIG BANG
Arno Penzias e Robert Wilson em 1965. Eles estavam testando um ultra-sensível detector de micro-ondas, quando descobriram que o aparelho estava registrando mais ruído do que seria de se esperar.
O ruído extra não apresentava variações, mesmo que o detector fosse apontado para o horizonte ou para o meio do céu: portanto, deveria vir de fora da atmosfera.
TEORIA DO BIG BANG
Arno Penzias e Robert
Wilson
TEORIA DO BIG BANG
Quando Penzias e Wilson ouviram falar de seu
trabalho e se deram conta de que já a tinham
descoberto. Por isso Penzias e Wilson ganharam o
Prêmio Nobel de Física de 1978.
A radiação cósmica de fundo de micro-ondas nos dá a
visão mais remota do universo primordial, já que,
além deste limite, o meio era opaco à radiação. Ela é
um espectro térmico de radiação de corpo negro com
uma frequência de pico de 160,4 GHz, o que
corresponde a um comprimento de onda de 1,9mm.
TEORIA DO BIG BANG
Ela originou-se na superfície de último espalhamento (Z = 1070 e dH = 252 Kpc ), há aproximadamente 230.000 anos depois do Big Bang, quando o universo se tornou transparente à radiação eletromagnética.
Naquela época, a radiação deveria corresponder a uma temperatura da ordem de 4.400 K, mas, à medida que o universo se expandiu, ela foi caindo até os 2,725 K dos dias de hoje.
TEORIA DO BIG BANG
Previsão: Radiação cósmica de fundo
Observações mais recentes: COBE (1992)
WMAP (2003).
COBE – Cosmic Background Explorer
WMAP – Wilkinson Microwave
anisotropy Probe
TEORIA DO BIG BANG COMPROVAÇÃO OBSERVACIONAL
Previsão: abundância dos elementos
primordiais: H, He, Li (nucleossíntese
primordial)
Comprovado: cálculos teóricos estão de
acordo com os dados observacionais.
O cálculo da produção
cosmológica de hélio,
com base no modelo
teórico do Big-Bang,
apontando valores ente
22% a 28% de hélio (em
massa). O restante é
praticamente hidrogénio.
TEORIA DO BIG BANG
Conjunto de reações termonucleares que
ocorreram no Universo primordial e que foram
responsáveis pela criação dos elementos leves
no Universo.
TEORIA DO BIG BANG
Expansão do Universo
Radiação cósmica de microondas
Abundância relativa de elementos
leves no universo
Não consegue dar resposta a
questões como:
Por que ocorreu o Big Bang?
Como ocorreu?
O que havia antes?
Qual o destino do Universo?
A favor…
Limitações…
TEORIA DO BIG BANG
Durante esse surto de expansão, que é conhecido
como inflação. À medida que o universo se expandiu,
ele ficou mais frio e menos denso.
TEORIA DO UNIVERSO OSCILANTE OU
PULSÁTIL (BIG-CRUNCH)
Verificar-se-á um retardamento
progressivo da expansão até à
situação extrema de se
inverter o sentido de
movimento das galáxias.
Iniciar-se-á uma contracção do
Universo, que culminará com
um novo Big Bang,
recomeçando tudo de novo.
TEORIA DA EXPANSÃO PERMANENTE
(BIG-CHILL)
Defende que o Universo irá expandir-se para sempre,
com as galáxias a afastarem-se continuadamente uma
das outras.
TEORIA DA EXPANSÃO PERMANENTE
(BIG-RIP)
Defende que o Universo irá
expandir-se quase
indefinidamente, ou seja,
acabará por desintegrar-se.
TEORIA DO BIG BANG
O Prêmio Shaw de Astronomia 2006 e o Nobel de Física
2011 foram concedidos a Saul Perlmutter, Brian Schmidt
e Adam Riess, pela descoberta da expansão acelerada
do universo mediante observações de supernovas
distante.
ESTUDO DIRIGIDO
O que é Astronomia? [pesquisa livre]
Elabore uma linha do tempo com no mínimo 10 descobertas da astronomia. Esta linha deve estar em ordem cronológica, demonstrando quem foram os descobridores (cientistas), data aproximada, descoberta e contribuição para a astronomia. Esta linha do tempo pode ser feita no caderno na forma de um texto. Pode usar o filme: As 100 maiores descobertas da humanidade (Astronomia).
ESTUDO DIRIGIDO
O que é cosmologia e quais são as perguntas que a cosmologia visa responder?
O que é o modelo cosmológico padrão?
Explique a teoria do Big-bang?
Quais são os constituintes do universo, e as suas proporções?
Elabore um texto explicando quais são os suportes observacionais que corroboram a teoria do Big-bang?
ESTUDO DIRIGIDO
Qual são as principais hipóteses para o futuro do
universo? E qual é a previsão teórica para cada
uma?
Explique as principais etapas do Big-bang. Deixe
claro que eventos cosmológicos ocorreram em
cada uma das etapas? Use algum tipo de
critério para definir o início e término de cada
etapa.
LINKS INTERESSANTES (FILMES)
ABC da astronomia (definições de astronomia)
http://tvescola.mec.gov.br/tve/videoteca-
series!loadSerie?idSerie=346
O Nascimento do Universo
Parte 1. https://www.youtube.com/watch?v=taGegvJjGjk
Parte 2. https://www.youtube.com/watch?v=r5Z1nZLStSs
Parte 3. https://www.youtube.com/watch?v=taOe1tN2tr8
Parte 4. https://www.youtube.com/watch?v=Uh1RSimp8uo
Parte 5. https://www.youtube.com/watch?v=taGegvJjGjk