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Aula 01: História da Astronomia Daniele Benicio Astronomia, ou Astrofísica (do grego astron "estrela" e nomos "lei" ou "cultura") é um ciência natural que estuda corpos celestes e fenômenos que se originam fora da atmosfera da Terra. Universidade Federal do ABC Definição Desde os primórdios o ser humano olha para o céu e vê corpos celestes com seus movimentos e tenta entendê-los, por motivos religiosos ou práticos (prever as estações do ano, agricultura, orientação, navegação) ou por curiosidade. Os conhecimentos astronômicos dos povos antigos se manifestaram na maioria dos casos nos seus calendários e em alinhamentos das suas construções com corpos celestes, direções especiais na rosa de ventos, entre outros. Universidade Federal do ABC Astronomia Antiga Corredores da pirâmide de Gizeh, alinhados com estrelas. Universidade Federal do ABC Egito – desde 5º milênio a. C. É um alinhamento megalítico da Idade do Bronze, localizado no Sul da Inglaterra. Constitui-se no mais visitado e conhecido círculo de pedras britânico, e até hoje é incerta a origem da sua construção, bem como da sua função, mas acredita-se que era usado para estudos astronômicos, mágicos ou religiosos. Há um alinhamento das pedras com o nascer do Sol no solstício de verão. Universidade Federal do ABC Stonehenge – 3000 a 1100 a.C. Os chineses usavam um calendário lunarsolar, mas devido à diferença entre os ciclos do Sol e da Lua, astrônomos frequentemente preparavam novos calendários e faziam observações para esse propósito. Vários séculos antes de Cristo, os chineses sabiam a duração do ano e usavam um calendário de 365 dias. Deixaram registros de anotações precisas de cometas, meteoros e meteoritos desde 700 a.C. Mais tarde, também observaram as estrelas. Astrolábio no observatório antigo de Pequim Universidade Federal do ABC China – desde 3000 a.C. Há um acordo geral que foi construído aproximadamente há 200 anos pelos índios nativos americanos, e que os seus 28 "raios" podem simbolizar os dias em um mês lunar. Para os nativos americanos, esta continua a ser um local sagrado e cerimonial. Universidade Federal do ABC Estados Unidos – roda medicinal de Bighorn – desde 2500 a.C. O calendário babilônico é um dos calendários mais antigos do mundo, possui 12 meses lunares, de 29 ou 30 dias cada um, cujo início é assinalado pelo aparecimento da lua nova. O ano babilônico tem 354 dias, 11 dias a menos que o solar. Para resolver essa defasagem, acrescenta-se um mês complementar (13º mês) a cada três anos. Calendário Babilônico Universidade Federal do ABC Babilônia/Mesopotâmia – desde 1200 a.C. Chichen Itza é uma cidade arqueológica localizada no estado mexicano de Lucatã que funcionou como centro político e econômico da civilização maia. Suas escadas representam o calendário maia, um ano maia, 365 dias. O Calendário Asteca, também conhecido como Pedra do Sol, era baseado no ano solar, assim possuindo 365 dias, possui semelhanças com o calendário maia. Universidade Federal do ABC México – 900 d.C. Na Grécia antiga nasceu a ciência (~550 a.C.), como a conhecemos hoje, com indução, dedução, análise, teorias, hipóteses, etc. Pitágoras de Samos "Inventou" a matemática e fez hipóteses sobre a organização do Universo: - A Terra é esférica; - Os planetas movem-se em diferentes velocidades nas várias órbitas ao redor da Terra; - Há uma ordem que domina o Universo. Universidade Federal do ABC Nascimento da ciência - Fascinação natural; - Necessidade: marcação do tempo. Universidade Federal do ABC Por que analisar o comportamento dos corpos celestes? Dia: período que o Sol demorava para percorrer o céu Semana: período entre as fases da Lua Universidade Federal do ABC Contagem do Tempo Mês: período entre duas luas novas. Ano: A variação da altura do sol no horizonte permitiu uma nova descoberta, os equinócios, duração do dia igual à da noite, esta periodicidade foi calculada em 365 dias, aproximadamente doze vezes a duração do mês lunar. Este cálculo levaria mais tarde à divisão do ano em doze meses. Universidade Federal do ABC Contagem do Tempo - Surgimento da agricultura no neolítico; - Agricultura + percepção humana de causa/efeito + estações do ano; - Aparecimento de determinadas estrelas era usado como marcador do início da colheita e da semeadura. Universidade Federal do ABC Surgimento da Agricultura Universidade Federal do ABC Universidade Federal do ABC Visão Cosmológica - Grécia Antiga - Mundo sensível e mundo inteligível: Obra Timeu, Demiurgo e a compreensão adequada sobre as coisas do mundo sensível deveria abstrair as suas imperfeições e chegar até a sua essência. - A "geometrização" da natureza (ruptura com os padrões de pensamento vigentes nas outras civilizações da antiguidade) Universidade Federal do ABC Platão Dois dogmas: - Os corpos celestes só podem ser esferas, que realizam movimentos circulares com velocidade uniforme - A Terra é imóvel e está no centro do Universo Esfera de estrelas girando em torno da Terra imóvel, já que círculos e esferas eram vistos como as formas mais perfeitas. Universidade Federal do ABC Dogma do círculo Aluno de Platão, realizou observações e acrescentou mais esferas carregando planetas. Primeira tentativa de descrever os fenômenos mantendo-se fiel aos dois dogmas básicos. Universidade Federal do ABC Sistema Platônico: Eudóxio de Cnido Filósofo grego, aluno de Platão, professor de Alexandre o Grande. Seus escritos abrangem diversos assuntos, como a física, a metafísica, as leis da poesia e do drama, a música, a lógica, a retórica, o governo, a ética Universidade Federal do ABC Aristóteles - 384 a.C. - 322 a.C. Mundo sublunar: espaço da corrupção e do movimento. Mundo supralunar: perfeito e eterno, acessível pelo raciocínio. Universidade Federal do ABC A física aristotélica Caso girasse, um objeto lançado verticalmente não tornaria a cair no mesmo ponto, mas com algum recuo, pois, no meio tempo, nosso planeta teria se deslocado Desconhecia-se a física do movimento ou princípio da inércia Universidade Federal do ABC Movimento da Terra Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força resultante haja sobre ele. Um objeto que está em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que uma força resultante haja sobre ele. Universidade Federal do ABC Física newtoniana - Finito - Delimitado pela esfera das Fixas Éter: substância exclusiva do céu, incorruptível com a propriedade de manter o movimento circular e uniforme - Primeiro motor imóvel Universidade Federal do ABC Universo para Aristóteles Universidade Federal do ABC Discípulo de Platão Primeiro a explicar o movimento aparente das Estrelas fixas pela rotação da Terra sobre si mesma (o que foi “refutado” por Aristóteles) Universidade Federal do ABC Heráclides do Ponto [388 - 315 a.C.] A Biblioteca Real de Alexandria ou Antiga Biblioteca de Alexandria foi uma das maiores bibliotecas do mundo antigo. Floresceu sob o patrocínio da dinastia ptolemaica e existiu até a Idade Média, quando supostamente foi totalmente destruída por um incêndio cujas causas são controversas. Grandes pensadores frequentavam a biblioteca. Universidade Federal do ABC Alexandria Sabia-se que em Siene(S), num certo dia do ano, o Sol ficava "a pino" e que no mesmo dia, em Alexandria (A) - a oitocentos mil metros de Siene que correspondia a 7º. Universidade Federal do ABC Erastótenes [276 - 194 a.C.] - Percursor de Copérnico, elaborou uma teoria heliocêntrica total: - A Terra giraria em torno de si - explicando o dia e a noite; e os planetas incluindo a Terra - girariam em torno do Sol explicando assim os movimentos aparentes Porém, não havia evidências! Era baseada em sua intuição. - Realizou medições (embora com erros consideráveis) em busca do diâmetro da Lua e da distância entre ela e a Terra. Universidade Federal do ABC Aristarco de Samos [310 - 230 a.C.] - Autor do Almagesto (o grande livro – catálogo de estrelas, descrevia também o geocentrismo e o movimento aparente das estrelas) - Contribuiu para divulgar o astrolábio e o mapa celeste de Hiparco - Também escreveu sobre astrologia Universidade Federal do ABC Ptolomeu [90-168 d.C] Em busca de prever os fenômenos com precisão sem abandonar os princípios da velocidade uniforme, movimento circular e geofixismo, Ptolomeu acrescenta até 40 epiciclos nas órbitas de planetas, acrescenta um excêntrico e um equante. Universidade Federal do ABC O sistema Ptolomaico Equante: ponto distinto da posição da Terra e do centro da órbita, sendo o ponto em relação ao qual os planetas se movem a um velocidade uniforme. Universidade Federal do ABC Excêntrico: a Terra está situada fora do centro da órbita dos planetas. Posteriormente teorizou-se a possibilidade de descrever qualquer órbita usando epiciclos. Cada planeta faz um movimento circular uniforme, chamado epiciclo, em torno de um ponto que faz um movimento circular uniforme em torno da Terra. A orbita deste ponto se chama deferente. Explica o movimento retrogrado dos planetas, pelo menos qualitativamente e o maior brilho durante o trecho retrogrado. Universidade Federal do ABC Epiciclo Universidade Federal do ABC Previa melhor as posições dos planetas. Mas ainda não perfeitamente. Nos séculos seguintes foram acrescentados mais e mais epiciclos para manter a concordância. O modelo se tornou muito complicado. - Forma esférica da Terra - Terra imóvel, no centro do Universo pequeno, redondo, cercado da esfera das Estrelas fixas - Mundo dividido em duas partes: sublunar e supralunar - Dogma do movimento circular Universidade Federal do ABC Em resumo... Universidade Federal do ABC Heliocentrismo Com novas observações, surgiam novos fenômenos a serem explicados O modelo ptolomaico era muito complexo. Modelo mais simples para explicar os fenômenos: heliocêntrico Não apresentou provas observacionais. No entanto as posições dos planetas previstas pelo modelo copernicano não batiam melhor que aquelas previstas pelo modelo ptolomaico Universidade Federal do ABC Nicolau Copérnico [1473-1543] - Universo infinito - Estrelas: sóis, em torno dos quais giram outros planetas - Possibilidade de vida inteligente nestes outros planetas - Condenado pela Inquisição - Hipóteses mais ousadas que Copérnico Universidade Federal do ABC Giordano Bruno A Terra, quando ultrapassa um planeta mais distante do Sol, cuja velocidade é menor, faz com que ele pareça "andar pra trás" Universidade Federal do ABC Movimento retrógrado no sistema heliocêntrico Universidade Federal do ABC O modelo de Copérnico contestava o geocentrismo, mas ainda se guiava pela ideia de que os movimentos são circulares e que há uma diferença entre o mundo sublunar e supralunar. Universidade Federal do ABC Galileu Galilei - Montanhas na Lua e manchas solares - As luas (galileanas) de Júpiter - Observação das fases de Vênus: só poderia acontecer num sistema heliocêntrico Universidade Federal do ABC Aperfeiçoamento da Luneta Universidade Federal do ABC As fases de Vênus Galileu e o Papa Urbano VIII Em 1633, o papa Urbano VIII livrava Galileu Galilei da morte, mas o condenava a uma espécie de prisão domiciliar para o resto da vida. Com uma interpretação literal da Bíblia, a Igreja Católica não aceitava que essa teoria fosse tratada como verdade - apenas como hipótese. Galileu chegou a ser perdoado - em 1992, mais de três séculos depois, pelo papa João Paulo II. Universidade Federal do ABC Defesa do Heliocentrismo: Universidade Federal do ABC O fim do paradigma da física aristotélica - Foi um astrônomo observacional: compilou dados que Kepler usaria mais tarde - Propôs um sistema em que os planetas giram à volta do Sol e este orbitava em torno da Terra Universidade Federal do ABC Tycho Brahe [1546-1601] Estuda as observações de Tycho Brahe e chega a leis do movimento planetário, que contrariam a Física aristotélica. Universidade Federal do ABC Johannes Kepler [1571-1630] "O planeta em órbita em torno do Sol descreve uma elipse em que o Sol ocupa um dos focos" Universidade Federal do ABC 1ª Lei de Kepler A linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais. Determina que os planetas se movem com velocidades diferentes, dependendo da distância a que estão do Sol. Periélio é o ponto mais próximo do Sol, onde o planeta orbita mais rapidamente. Afélio é o ponto mais afastado do Sol, onde o planeta move-se mais lentamente. E há uma relação entre a distância do planeta e o tempo que ele demora para completar uma volta em torno do Sol: quanto mais distante estiver do Sol mais tempo leva. Contraria os princípios aristotélicos! Universidade Federal do ABC 2ª e 3ª Leis de Kepler Explica a mecânica celeste, a Física envolvida nas leis de Kepler dá fim à ideia aristotélica de uma diferença entre o mundo sublunar e supralunar. Universidade Federal do ABC Física Moderna: Sir Isaac Newton [1643 - 1727] Universidade Federal do ABC Galileu é considerado o começo da astronomia moderna... Sistema Solar: Terra, Lua e Sol Universidade Federal do ABC Próxima Aula 22/03:
