historia1 - Disciplinas do Prof. Emerson

Bem vindos
Mini-Curso de Astronomia do
Museu do Eclipse
6a Semana Nacional dos Museus
Maio de 2008
Prof. Emerson F. de Almeida
Uma Breve Historia da Astronomia
• Antigo (antes de 500 AC)
• Egipcios, Babilonicos, Maias, Incas, Chineses
• Antiguidade Classica (500 AC - 500 DC)
• Gregos, Romanos: Platão, Aristoteles, Ptolomeu
• Idade Média Ocidental (500-1450 DC)
• Astronomos Arabes
• Renacensa (1450-1550 DC)
• Copernico
• Barroco (1550-1700 DC)
• Brahe, Kepler, Galilei, Newton
Astronomia Antiga
Stonehenge, Inglaterra
Piramides de Gize
próximas ao Cairo, Egito
Os Babilonios
• Fizeram medidas sistematicas antes de 2000 AC
• Em torno de ~ 800–400 AC
– O estado da suporte para construção de calendarios e
astrologia
– Compilaram os primeiros catalogos estelares e
iniciaram registros do movimento dos planetas.
– Eram capazes de fazer previsões de eclipses solares e
lunares
• Talvez tenham inventado a astronomia.
Os gregos
Platão (428 AC)
• Introduz a esfera celeste. As
estrelas são fixas em uma
esfera que gira em torno da
Terra.
• Introduz o conceito de
orbitas circulares perfeitas.
• Valoriza a teoria em
detrimento da observação.
Os Gregos
• Aristoteles (384–322 AC)
– Argumentou que os planetas moven-se em esferas em
torno da Terra ( modelo “geocentrico” ).
– Argumenta que a Terra é uma esfera baseado na forma
de sua sombra durante eclipses lunares.
• Aristarco (310–230 AC)
– Tentou medir a distância relativa e os tamanhos do Sol
e da Lua.
– Propõem, quase 2000 anos antes de Copernico, que
todos os planetas orbitam o Sol, incluindo a Terra (
modelo“heliocentrico”).
Os Gregos
• Eratostenes (cerca de 276 AC)
– Mede o Raio da Terra com um erro de quase
20%
Luz do Sol
Os Gregos
Hiparco (~190 AC)
– Seu catalogo de estrelas é
a referência padrão por
dezesseis seculos!
– Introduz coordenadas para
a esfera celeste:
• Declinação (dec)
• Ascensão reta (RA)
(analogas a latitude
longitude,
respectivamente)
e
Ptolomeu (~140 DC)
• Estabelece um modelo
geocentrico completo
• Domina o pensamento
sobre a estrutura do
universo durante a idade
média ocidental.
• A Ideia Mais duradoura (
e errada) A teoria dura
mais de 1000 anos
Principal trabalho: Almagesto
Movimento Retrogrado
Epiciclos
• Eram a explanação
de Ptolomeu para o
movimento retrogrado.
• Havia a necessidade de
cerca
de
40(!)
epiciclos para explicar
todas as observações.
Era uma teoria
coomplicada.
O panorama Medieval Europeu
• Dominio da Igreja Catolica apostolica
Romana
• 1000 anos de relativa estagnação
• Pesquisa experimental foi grandemente
reduzida.
• Para responder qualquer questão:
“Estude a Biblia ou Aristoteles!”
O panorama da Renascensa
• Invenção da imprensa (1450) por Gutenberg
Livros se tornam mais disponíveis!
(pense: Manuscritos versus Amazon.com)
• Fim do dominio da igreja catolica apostolica
romana.
• Volta as raizes (renascimento)
• Estudo dos astronômos arabes
• Movimento intelectual.
Nicolau Copernico (1473–1543)
• Redescobre o modelo heliocentrico de
Aristarco.
• Planetas moven-se em circulos
Precisa de 48(!!) epiciclos para
explicar as diferentes velocidades dos
planetas
• Não era mais acurado que o de
Ptolomeu.
De Revolutionibus
Orbium Celestium
Principal trabalho :
(publicado postumamente)
A explicação heliocentrica para o
movimento retrogrado dos planetas
O Metodo Cientifico
• Sistematizado por Francis
Bacon, Descartes e Galileo
entre os séculos 15 e 17.
• Não é o unico metodo de
conhecimento mas era o de
maior sucesso
• Um metodo de se obter
conclusões
que
são
independentes do individuo
• Conclusões são baseadas em
observações.
observações
experimento
Indução
Teoria
Dedução
predições
Rene Descartes – O Racionalista
Descreveu o metodo para fazer ciência.
Conhecido pelo seu dualismo mentecorpo.
Principais trabalhos:
• Discourse (1637) [ Discours de la
méthode pour bien conduire sa raison
et chercher la vérité dans les sciences,
Discussão do metodo para o
raciocinio correto e para a busca da
verdade nas.]
• Meditatções
sobre
filosofia(1641)
a
primeira
Rene Descartes (1596-1650)
O Discurso de
Rene Descartes
Descreve o methodo para fazer ciência
De uma maneira muito rigida (veja a
baixo).
Pontos pricipais:
• Ciência deve ser baseada em
um raciocinio correto (logico)
• Ciência pode ser formulada em
linguagem matematica.
Um Exemplo Classico
• Aristoteles observa que durante um eclipse lunar a sombra
da terra na Lua é curvada.
• Ele acreditaque ela é curvada para todos os eclipses.
• Uma hipotese para explicar isso: A terra é arredondada.
• Uma predição desta teoria é que a localização das estrelas
no ceu deve ser diferente para observadores em diferentes
latitudes.
• Isso é confirmado por observações adicionais
– Um exemplo. A estrela Canopus é visivel no Egito mas não mais
ao norte.
Teorias cientificas
• Podem ser falseaveis.
– A teoria pode falhar de algum modo.
• Deve fazer predições.
– Quanto mais melhor!
• Teorias que são muito bem testadas e tem uma
larga aplicabilidade passam a ser conhecidas como
“Leis da natureza”
• Sempre sujeitas a revisão ou modificação.
• Navalha de Occam.
Realizando Experimentos
• Experimentos devem ser repetitiveis – o que
requer cuidadoso controle sobre todas as variáveis
• Possíveis resultados de um experimento:
– O experimento deve dar suporte a teoria.
• Continuamos a fazer predições e a testa-la
– O experimento pode falsificar a teoria.
• Precisamos deuma nova teoria que explique os dados originais
e os resultados do novo experimento
• Se não podemos fazer qualquer experimento para
testar a teoria, ela não pode ser provada; isso pode
indicar que ela é falsa.
O Panorama Barroco
• Nos anos 1600 o pensamento da contra reforma, da
igreja catolica torna-se mais rigoroso.
• G. BRUNO (Italiano; 1548) propõem que o Sol é
somente uma estrela em meio a um número infinito
delas queimado na fogueira da inquisição pela
acusação de heresia em 1600
• Guerra dos 30 anos (1618-1648) por motivos
religiosos.
• Novas invenções: telescopio, bomba de ar, etc.
Tycho Brahe – O Registrador de
dados
• Catalogou a posição dos
planetas em Uraniborg e
Praga
• Trabalhou sem telescopios.
• Seus dados eram dez vezes
mais acurados do que os
anteriores.
Tycho Brahe (1546–1601)
Tycho Brahe
• Faz registro detalhados e acurados
(1’- 2’ de acuracia) das posições de
estrelas e planetas em um período de
20 anos.
• Sua pesquisa custou algo em torno de
5-10% do PIB da Dinamarca.
• Ele mostra que cometas e estrelas
novas são eventos extralunares,
contrário a Aristoteles.
• Mostra que as estrelas podem mudar
(Supernova de 1572)
Tycho Brahe abservado
Johannes Kepler – O Fenomenologista
• Questão chave:
Como estas coisas acontecem?
Principais trabalhos:
• Harmonices Mundi (1619)
• Rudolphian Tables (1612)
• Astronomia Nova
• Dioptrice
Johannes Kepler (1571–1630)
Kepler’s Beginnings
• Astrologo e Mistico
• Tentou encontar “harmonias
nos ceus”.
• Tentou explicar as distâncias
dos
cinco
planetas
conhecidos
através
da
proporção de cinco esferas
repousando em cinco corpos
matematicos ( os solidos
perfeitos).
pre-cientifico
Johannes Kepler
Manuscrito: tentando desvendar o
misterio da órbita de Marte
Primeira Lei de Kepler
As órbitas dos planetas são elipses, com o
Sol em um dos focos da elipse.
Elipses
a = “eixo semimaior ”; e = “exentricidade”
Seções Conicas
do livro de Edmund Halley(1710)
Segunda lei de Kepler
Uma linha imaginaria conecta o Sol e um planta varre áreas
iguais em tempos iguais.
Terceira Lei de Kepler
O quadrado do periodo orbital do planeta [e proporcional ao cubo de seu eixo
semi-maior:
P 2 ∝ a3
a
Planet Orbital EixoSemi-Major
Mercurio
0.387
Venus
0.723
Tarra
1.000
Marte
1.524
Jupiter
5.203
Saturno
9.539
Urano
19.19
Netuno
30.06
Plutão
39.53
(U.A.)
P
Periodo Orbital
0.241
0.615
1.000
1.881
11.86
29.46
84.01
164.8
248.6
(Anos da Terra)
Exentricidade
0.206
0.007
0.017
0.093
0.048
0.056
0.046
0.010
0.248
P2/a3
1.002
1.001
1.000
1.000
0.999
1.000
0.999
1.000
1.001
Galileo Galilei – O Experimentalista
Preferiu fazer experimentos (queda dos
corpos) do que estudar Aristoteles.
Principais trabalhos
• Siderius Nuntius (1610)
• Dialogo concernente aos dois
sistemas maximos do mundo,
ptolomaico e copernicano (1632)
O ultimo discute Copernico versus
Ptolomeu
foi banido pela igreja catolica
(1633)
– Revogado pelo papa em 1992
(1564–1642)
Siderius Nuntius (1610)
Dialogo (1632)
Galileo Galilei (1564–1642)
•
Realizou observações astronomicas que
contradizem Aristoteles:
– Observou montanhas na Lua, sugerindo que a
Terra não é única
– Manchas solares; sugerem que os corpos celestes
não são perfeitos e podem mudar
– Observou quatro luas em Jupiter; mostrando que
nem todos os corpos orbitam a Terra.
•
•
Observou as fases de Venus (e a correlação
de tammanbo aparente e a fase); evidencia de
que Venus orbita o Sol
Tambem observou que
– Saturno tem aneis
– A Via-lactea e feita de estrelas
Fases de
Venus
Heliocentrico
(observado)
Geocentrico
(não observado)
Isaac Newton – O Teorico
• Questão chave:
Por quê estas coisas estão acontecendo?
• Inventou o Calculo Diferencial e
Integral (calculo das fluxões) e a
“Física” enquanto estava de licença da
universidade .
• Suas tres leis do movimento,
Juntamente com a Lei da Gravitação
Universal, explicam as tres leis de
Kepler (e muitas outras coisas!)
Isaac Newton (1642–1727)
Isaac Newton (1642–1727)
Principais trabalhos:
• Principia (1687)
[: Philosophiae naturalis principia
mathematica]
• Opticks (1704)
• Maiores descobertas:
– Os tres axiomas do
movimento
– Gravitação Universal
Lei da Gravitação Universal
Mhomem
MTerra
R
M hom em × M Terra
F = G×
R2
Movimento Orbital
O Canhão em um “ Experimento de pensamento”
• http://www.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Appl
ets/newt/newtmtn.html
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