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GUIA ILUSTRADO ZAHAR
IAn RIDpATHcolaboradores
giles sparrow, carole stott
Astronomia
traduçãoMaria Luiza X. de A. Borges
revisão técnicaAlexandre CheRman
SUMÁRIO
Título original: Eyewitness Companions: Astronomy
Copyright © 2006, Dorling Kindersley Limited Copyright do texto © 2006, Ian Ridpath
e Dorling Kindersley
Copyright da edição brasileira © 2007: Jorge Zahar Editor Ltda. rua México 31 sobreloja
20031-144 Rio de Janeiro, RJ tel.: (21) 2108-0808 / fax: (21) 2108-0800
e-mail: [email protected] site: www.zahar.com.br
Todos os direitos reservados. A reprodução não-autorizada desta publicação,
no todo ou em parte, constitui violação de direitos autorais. (Lei 9.610/98)
Copydesk: Michelle Mitie Sudoh Composição: Susan Johnson
Reprodução em cores por GRB, Itália Impresso e encadernado na China por Leo
LONDRES, NOVA YORK, MUNIQUE, MELBOURNE, NOVA DELI
Editor-chefeEditor-chefe de arte
Gerente de edição Gerente de edição
de arteDiretor de arte
Editor de publicaçãoDiagramador
Gerente de produção
Peter Frances Peter LawsLiz Wheeler
Phil OrmerodBryn Walls Jonathan MetcalfJohn Goldsmid Joanna Bull
Produzido para DK por Cooling Brown Ltd
Diretor de criaçãoDiretora de projeto
Designers
Editores
Pesquisa iconográfica
Arthur BrownFiona WildPeter Cooling Murdo Culver Elaine Hewson Ted Kinsey Tish JonesFerdie McDonald Amanda LebentzLouise Thomas
Introdução 10
HISTÓRIA
Primórdios da astronomia 16
A origem da astrofísica 22
Nosso lugar no Universo 24
A entrada em órbita 26
A corrida à Lua 28
Ônibus e estações espaciais 30
A exploração do Sistema Solar 34
O desvendamento das estrelas 36
A expansão dos limites 38
O UNIveRSO
origens 44
A estrutura do Universo 46
SUMÁRIOO big-bang 48
Primeiras estrelas e galáxias 52
O Universo em expansão 54
O destino do Universo 56
fenômenos 58
A classificação das estrelas 60
Ciclos da vida estelar 62
estrelas múltiplas e aglomerados 70
estrelas variáveis 72
Galáxias 74
Planetas de outras estrelas 79
o sistema solar 80
Nosso Sistema Solar 82
Sol 84
Mercúrio 90
vênus 92
Terra 94
Lua 96
Marte 102
Júpiter 108
Saturno 112
Urano 116
Netuno 118
Plutão 120
Cometas e meteoros 122
Asteróides e meteoritos 124
O CéU NOTURNO
observação 128
A aparência do céu 130
Glossário 290
Índice 293
Agradecimentos 299
encontre o que deseja 134O início da
observação 136Binóculos
138Astronomia com telescópio 140Astrofotografia
144
as constelações 146
O mapeamento do céu 148
Para compreender as cartas 150
Guia das Constelações 152–227
guia mensal do céu 228
almanaque 278
48 ORIGENS
O big-bang é hoje o melhor modelo do início do Universo. Há cerca de 13,7 bilhões de anos, ele nasceu numa violenta explosão. Numa fração de um segundo, toda a energia e matéria no cosmo foram criadas e a matéria assumiu sua forma presente.
O big-bang
NO INÍCIOO big-bang não foi uma explosão no sentido convencional – foi uma explo-são do próprio espaço e o início do tempo. A teoria não pode e não tenta explicar o que veio “antes” disso. Só podemos dizer que o Universo era
SOPA DE PARTÍCULASNas temperaturas extremas, a maté-
ria foi criada espontaneamente a par-tir da energia, formando uma massa
candente de partículas exóticas. Além de tipos conhecidos de matéria, estas incluíam partículas pesadas que hoje só podem ser feitas em aceleradores
de partículas de alta energia.
infinitamente pequeno, denso e quente ao nascer. Nos 10-43 primeiros segun-dos, o chamado “tempo de Planck”, as leis normais da física não se aplicavam.
10-43 segundos
10-34 segundos
10-12 segundos
supe
rforç
a
força eletromagnética
força eletrofraca
grande força unificada
força nuclear forte
força nuclear fraca
força gravitacional
O COMEÇO DO TEMPOOs primeiros 10-35 segundos do tempo viram a súbita eclosão da inflação, acompanhada por drásti-ca queda na pressão e temperatu-ra, e uma ressurgência de tempe-ratura quando a inflação cessou.
102K (1 octilhão ºC) 102K (10 sextilhões ºC) 1021K (1 sextilhão ºC)Temp.
10-26m 10m 105m 106m (1.000km)Diâmetro
Tempo 100 bilionésimos de segundo/1035 segundos
100 milionésimos de segundo/1032 segundos
1 octosegundo/1024 segundos
1 zeptossegundo / 1021 segundos
A INFLAÇÃO E A SEPARAÇÃO DAS FORÇAS
A inflação – breve período de súbita expansão no primeiro ins-
tante da criação, no qual o Universo passou de menor que um
átomo a maior que uma galáxia – é necessária para explicar a
uniformidade que o Universo apresenta hoje. A melhor suges-
tão quanto ao que pode ter impelido esse surto de crescimento
é que enormes quantidades de energia foram liberadas quando
quatro “forças fundamentais”, que governam o Universo desde
então, se separaram de uma “superforça” unificada.
quark quarkquark antiquark
par quark-antiquark
bóson X
glúon
gráviton (teórico)
singularidade no começo do tempo
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62 fenômenos
Há uma enorme variedade de estrelas, mas quase todas podem ser vistas como estágios num modelo-padrão de evolução estelar. nesse modelo, a massa de uma estrela governa as reações nucleares em seu núcleo, que deter-mina suas outras propriedades físicas, seu tempo de vida e seu destino final.
Ciclos da vida estelar
O NASCIMENTO DE UMA ESTRELAnovas estrelas são criadas pelo colapso de vastas nuvens de gás e poeira dentro de galáxias. esses colapsos – freqüentes – podem ser provocados pela gravidade de estrelas próximas, as ondas de choque de uma explosão de supernova ou a mera rotação lenta e regular de uma galáxia espiral. Dependendo do tamanho da nuvem e de outros fatores, estrelas podem
NEBULOSA DE EMISSÃOEstrelas recém-formadas muitas vezes emitem inten-sa radiação ultravioleta. Esta pode ser absorvida por gases circundantes, depois emitida em compri-mentos de onda visíveis, criando uma nebulosa de emissão, como a Trífida.
ProtoestrelasNuvens protoestelares em colapso formam casulos – grupos de gás e poeira em que estrelas se desen-volvem. Um casulo pode se separar em discos escu-ros, os glóbulos de Bok ou proplídeos.
Pressão e aumento de temperaturaQuando uma protoestrela se colapsa sob a gra-vidade, material próximo do centro achata-se num disco e fica mais quente. A radiação dis-persa material de cima e de baixo do disco.
ESTÁGIOS DA VIDA ESTELARÉ provável que as estrelas que se formam hoje conte-nham material de gerações anteriores de estrelas, enri-quecidos com elementos mais pesados. As estrelas de maior massa formam os elementos mais pesados e explodem em supernovas, espalhando-os pela galáxia.
CICLO DE VIDAEsta seqüência mostra os estágios iniciais da evolu-ção estelar. A maioria das protoestrelas com mais do que cerca de 10% da massa do Sol chegará à seqüên-cia principal, mas um número significativo com menos massa terminará como fracas anãs marrons.
estrela derrama material – perda de massa
nuvens condensadas formam estrelas
nuvens moleculares gigantescas
reações nucleares em estrela
protoestrela com massa insuficiente
para reações nucleares no centro
gravidade faz a estrela se contrair
estrela se contrai para formar anã marrom
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63CiClos Da viDa estelar
seqüência principalA estrela tem brilho constante na maior parte de sua vida. Seu brilho e idade são determinados por reações nucleares no interior, governadas por sua composição e massa.
adolescência estelarQuando a estrela se aproxima da seqüência principal, o material do disco continua a espiralar para dentro. O campo magnético cada vez mais forte da protoestrela pode capturar parte desse material e ejetá-lo nos pólos.
nascer em grandes aglomerados ou em grupos menores, mais frouxos. À medida que a nuvem se desintegra, ela se adensa e se aquece. Qualquer movimento aleató-rio na nuvem inicial cresce até que ela se torna um disco achatado e giratório. Cada vez mais material é sugado pela gravida-de da parte central da nuvem, chamada protoestrela, que se aquece até começar a brilhar. seu núcleo torna-se mais denso e mais quente, até atingir o ponto em que reações nucleares podem começar, tornan-do-se realmente uma estrela.
ESTRELAS ADOLESCENTESas estrelas jovens continuam cercadas por uma grande nuvem de gás e poeira. Parte desta espirala e agrega-se na própria estrela, mas com freqüência outro tanto é ejetado. muitas estrelas jovens desenvol-vem um campo magnético que captura
OBJETO HERBIG-HAROAlgumas estrelas jovens, como a Gama
Cassiopeiae mostrada aqui, ainda estão envoltas em nebulosidade quando passam
pela fase do “jato bipolar”, expelindo excesso de material. Quando colide com as nuvens de gás circundantes, esse material
as faz fulgurar, criando um tipo de nebulosa de emissão chamada objeto Herbig-Haro.
material e o lança em jatos a partir dos pólos. a pressão da radiação também pode bastar para dispersar elementos mais pesados como o hidrogênio. nesse ínterim, a própria estrela continua a se desintegrar, e pode passar por um período de pulsação e instabilidade, chamado “t tauri”, antes de se estabelecer como uma estrela da seqüência principal.
fortes ventos estelares de partículas carregadas
NEBULOSAS FORMADORAS DE ESTRELAS
Como a formação de estrelas está associada aos braços em espiral da Via Láctea, não surpreende que as mais belas nebulosas formadoras de estrelas estejam espalhadas ao longo dela. Algumas das mais notáveis estão listadas abaixo.
NOME CONSTELAÇÃO
Nebulosa da Águia (M16) Serpente
Nebulosa da Lagoa (M8) Sagitário
Nebulosa de Órion (M42) Órion
Nebulosa da Tarântula (NGC 2070) Dourado
Nebulosa Trífida (M20) Sagitário
Nebulosa de Ômega (M17) Sagitário
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96
A Lua é uma bola de rocha fria, seca e sem vida com uma atmosfera rare-feita. Cinzenta e coberta de crateras, é o quinto maior satélite no Sistema Solar. Grande em nosso céu, foi um dos primeiros alvos da exploração espacial. É o único mundo exterior que o ser humano visitou.
Lua
ESTRUTURA E ATMOSFERAA Lua tem uma camada externa de rocha semelhante a granito, rica em cálcio, de cerca de 48km de espessura na face visível e 74km na oculta. Abaixo há um manto rochoso rico em silício, parcialmente derretido em maior pro-fundidade. Pode haver um pequeno núcleo de ferro no centro. A atmosfera
TERMINADOUROO hemisfério esquerdo da Lua está iluminado pelo Sol. O limite entre ele e o hemisfério não iluminado é chamado terminadouro. Ali as sombras são mais longas e as formações da superfície, como as crateras, mais visíveis.
DADOS DA LUA
DIÂMETRO 3,475km
DISTÂNCIA MÉDIA DA TERRA 384,400km
PER. DE ROTAÇÃO 27.32 dias terrest.
TEMPERATURA DE SUPERFÍCIE -150 a 120°C
COMPARAÇÃO DE TAMANHO
TERRA
LUA
INTERIORA Lua tem cerca de um quar to do tamanho da Terra e sua crosta superior é rachada. Abaixo há crosta sólida e, sob esta, um manto rochoso. Sua densidade média indica que pode ter um pequeno núcleo de ferro.
espesso manto rochoso
possível pequeno núcleo metálico
crosta de rochas granitóides
O SISTEMA SOLAR
é muito tênue. No total, é equivalente à quantidade de gás liberada por uma nave Apollo ao pousar. A gravidade da Lua, um sexto da que temos na Terra, não consegue reter a atmosfera, mas é reabastecida por material de vento solar.
LUA CHEIAA Lua está toda iluminada, mas a forte luz solar direta ofusca algumas de suas características de superfície.
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138 OBSERVAÇÃO
Binóculos
ABERTURA E AMPLIAÇÃOUm binóculo pode ser visto como dois pequenos telescópios unidos. Dentro dele, dois prismas reduzem a trajetória da luz, o que os torna mais compactos que um telescópio normal. Todo binócu-lo é marcado com dois números, como 7 × 40 ou 10 × 50. O primeiro é a ampliação, aumento em relação à visão a olho nu. O segundo é a abertura (isto é, a largura) das lentes frontais medi-da em milímetros. Maiores aberturas permitem a entrada de mais luz, tor-nando objetos menos brilhantes visíveis. Binóculos de grande abertura, porém, são também inevitavelmente mais pesa-dos e caros. Há binóculos capazes de dar zoom, mas em geral produzem imagens inferiores.
FOCAGEM DO BINÓCULO
Para melhores resultados, o binóculo deve ser ajustado aos
olhos do usuário. Primeiro, gire cada metade do binóculo
em torno da barra central até que a distância entre as ocu-
lares corresponda à distância entre seus olhos. Para focar,
a maioria dos binóculos tem um anel na barra central, além
de uma ocular individualmente ajustável. Em alguns mode-
los, é preciso ajustar ambas as oculares individualmente.
Binóculos são o instrumento ideal para iniciantes. São baratos, por-táteis, fáceis de usar e o ajudarão a encontrar o que deseja no céu noturno antes de passar para um telescópio.
1 Feche o olho do lado da ocular ajustável. Gire o anel central para focar a imagem que vê com o outro olho.
CAMPO DE VISÃOO campo de visão (ou “campo”) dos binó-culos em geral tem 3º a 5º de largura, o equivalente a de 6–10 diâmetros da Lua. Isso é muito mais que o campo da maio-ria dos telescópios, permitindo-lhe exami-nar grandes áreas de uma só vez. Alguns objetos se ajustam bem à observação com binóculo: cometas com caudas longas, aglomerados de estrelas espalhados e campos de estrelas da Via Láctea.
anel de focagem
MANTENHA O BINÓCULO FIRMEPara uma visão mais firme ao usar binóculo, apóie os cotovelos em algo como os braços de uma cadei-ra. Uma alternativa é sentar-se com os cotovelos apoiados nos joelhos.
2 Agora feche o outro olho e gire a ocular individual-mente ajustável para pôr esse olho em foco.
3 Agora basta girar o anel central para pôr ambos os olhos em foco simultaneamente.
regulador da ocular
FOCO ESQUERDO FOCO DIREITO
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139
BINÓCULOS COMPACTOSPrismas Roof permitem uma trajetória direta da luz, resultando num design compacto com tubos retos. Como as lentes são rela-tivamente pequenas, não são a melhor escolha para astronomia.
BINÓCULOS-PADRÃONesses binóculos, o feixe de luz (linha amarela) é reduzido por dois prismas antes de sair na ocular, como mostrado aqui. Prismas desse tipo são chamados prismas Porro. Alguns binóculos têm protetores de borracha nas oculares para vedar a luz. Quem usa óculos pode empurrá-los para aproximar mais os olhos das oculares.
entrada da luz
A LUA VISTA COM BINÓCULO
COMPACTO
BINÓCULOS
Ao comprar um binóculo, leve em conta o usuário – uma criança, por exemplo, precisará de um menor, mais leve. Não se deixe tentar por binóculos que prometem grande ampliação combinada com abertura pequena, pois as imagens resultantes
serão fracas e vagas. Para uso astro-nômico, a abertura de um binóculo deve ser pelo menos cinco vezes maior que o número de ampliação. Binóculos com razão menor são bons durante o dia, mas produzirão ima-gens mais fracas à noite.
A escolha do binóculo
A LUA VISTA COM BINÓCULO
GRANDE
BINÓCULOS GRANDESQuanto mais um binóculo ampliar, mais a imagem parecerá tremer por causa dos movimentos da sua mão. A solução é montá-lo num tripé. Melhor ainda, embo-ra mais caro, é uma montagem binocular especializada, disponível nos fornecedores de telescópios.
Binóculos mais novos, com estabilizador de imagem, sentem o movimento e ajus-tam os prismas de acordo. Eliminam bem o tremor das mãos, mas não movimentos mais lentos. Embora também portáteis, esses binóculos são mais pesados e mais caros que os padrão.
lente objetiva
prismas
ocular
ocular
prisma
entrada da luz
lente objetiva
protetores de borracha podem
ser empurrados se você usa óculos
MONTAGENS BINOCULARESOs binóculos grandes e pesados, com ampliações maiores que 10 vezes, necessitam uma montagem de tripé. Estes são binóculos 25 x 100 montados, usados para visão do céu profundo.
A LUA VISTA COM UM BINÓCULO-
PADRÃO
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276
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Data Horário-
Horário
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15 Dezembro 22h
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30 Dezembro 21h
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Galáxia
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Nebulosa
planetária60°S
40°S20°S
Eclíptica60°S
Estrela variável
40°S20°S
Nebulosa difusa
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