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Astronomia

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O Hubble: telescópio localizado fora da atmosfera que observa objectos celestes. Suas maravilhosas imagens têm assombrado ao mundo, descoberto estrelas e proposto hipótese. É o ícone da astronomia moderna.
Para outros usos deste termo, veja-se Astronomia (desambiguación).

A astronomia (do grego: αστρονομία = άστρον + νόμος, etimológicamente a "lei das estrelas") é a ciência que se ocupa do estudo dos corpos celestes, seus movimentos, os fenómenos unidos a eles. Seu registo e a investigação de sua origem vem a partir da informação que chega deles através da radiación electromagnética ou de qualquer outro médio. A astronomia tem estado unida ao ser humano desde a antigüedad e todas as civilizações têm tido contacto com esta ciência. Personagens como Aristóteles, Tais de Mileto, Anaxágoras, Aristarco de Samos, Hiparco de Nicea, Claudio Ptolomeo, Hipatia de Alejandría, Nicolás Copérnico, Santo Tomás de Aquino, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei, Isaac Newton, Immanuel Kant, Gustav Kirchhoff e Albert Einstein têm sido alguns de seus cultivadores.

É uma das poucas ciências nas que os aficionados ainda podem desempenhar um papel activo, especialmente na descoberta e rastreamento de fenómenos como curvas de luz de estrelas variáveis, descoberta de asteróides e cometas, etc.

Não deve confundir à Astronomia com a astrología. Ainda que ambas compartilham uma origem comum, são muito diferentes. A Astronomia é uma ciência: os astrónomos seguem o método científico. A astrología, que se ocupa da suposta influência dos astros na vida dos homens, é uma pseudociencia: os astrólogos, seguem um sistema de crenças não provadas ou abertamente erróneas, por exemplo, não têm em conta a precesión dos equinoccios, uma descoberta que se remonta a Hiparco de Nicea.

Conteúdo

Breve história da Astronomia

Artigo principal: História da astronomia
Aristóteles inaugurou toda uma nova perspectiva da visão cósmica, formalizando o modelo astronómico, contra o astrológico.
Stonehenge, 2800 a. C.: esta construção megalítica realizou-se sobre conhecimentos astronómicos muito precisos. Um menhir que supera os 6 m de altura indicava, a quem olhava desde o centro, a direcção exacta da saída do Sol no solsticio de verão. Algumas cavidades serviam para colocar mastros de madeira capazes de indicar os pontos de referência no percurso da Lua.


Em quase todas as religiões antigas existia a cosmogonía, que tentava explicar a origem do universo, unindo este aos elementos mitológicos. A história da astronomia é tão antiga como a história do ser humano. Antigamente ocupava-se, unicamente, da observação e predições dos movimentos dos objectos visíveis a simples vista, ficando separada durante muito tempo da Física. Em Sajonia-Anhalt , Alemanha, encontra-se o famoso Disco celeste de Nebra, que é a representação mais antiga conhecida da abóbada celeste. Quiçá foram os astrónomos chineses quem dividiram, pela primeira vez, o céu em constelações. Na Europa, as doze constelações que marcam o movimento anual do Sol foram denominadas constelações zodiacales. Os antigos gregos fizeram importantes contribuições à astronomia, entre elas, a definição de magnitude. A astronomia precolombina possuía calendários muito exactos e parece ser que as pirâmides do Egipto foram construídas sobre padrões astronómicos muito precisos.

A cultura grega clássica primigenia postulaba que a Terra era plana. No modelo aristotélico o celestial pertencia à perfección -"corpos celestes perfeitamente esféricos movendo-se em órbitas circulares perfeitas"-, enquanto o terrestre era imperfecto; estes dois reinos consideravam-se como opostos. Aristóteles defendia a teoria geocéntrica para desenvolver suas postulados. Foi provavelmente Eratóstenes quem desenhasse a esfera armilar que é um astrolabio para mostrar o movimento aparente das estrelas ao redor da terra.

Esfera armilar.

A astronomia observacional esteve quase totalmente estancada na Europa durante a Idade Média, a excepção de algumas contribuições como a de Alfonso X o Sabio com suas tabelas alfonsíes, ou os tratados de Alcabitius , mas floresceu no mundo com o Império persa e a cultura árabe. Ao final do século X, um grande observatório foi construído cerca de Teerão (Irão), pelo astrónomo persa A o-Khujandi, quem observou uma série de passos meridianos do Sol, o que lhe permitiu calcular a oblicuidad da eclíptica. Também em Persia, Omar Khayyam elaborou a reforma do calendário que é mais preciso que o calendário juliano acercando ao Calendário Gregoriano. No final do século IX, o astrónomo persa A o-Farghani escreveu amplamente a respeito do movimento dos corpos celestes. Seu trabalho foi traduzido ao latín no século XII. Abraham Zacuto foi o responsável no século XV de adaptar as teorias astronómicas conhecidas até o momento para aplicar à navegação da marinha portuguesa. Esta aplicação permitiu a Portugal ser a puntera no mundo das descobertas de novas terras fora da Europa.

Revolução científica

Arquivo:Warsaw2oh.jpg
Vista parcial de um monumento dedicado a Copérnico em Varsovia.

Durante séculos, a visão geocéntrica de que o Sol e outros planetas giravam ao redor da Terra não se questionou. Esta visão era o que para nossos sentidos se observava. No Renacimiento, Nicolás Copérnico propôs o modelo heliocéntrico do Sistema Solar. Seu trabalho De Revolutionibus Orbium Coelestium foi defendido, divulgado e corrigido por Galileo Galilei e Johannes Kepler, autor de Harmonices Mundi, no qual se desenvolve pela primeira vez a terceira lei do movimento planetario.

Galileo acrescentou a novidade do uso do telescópio para melhorar suas observações. A disponibilidade de dados observacionales precisos levou a indagar em teorias que explicassem o comportamento observado (se veja sua obra Sidereus Nuncius). Ao princípio só se obtiveram regras ad-hoc, como as leis do movimento planetario de Kepler, descobertas a princípios do século XVII. Foi Isaac Newton quem estendeu para os corpos celestes as teorias da gravidade terrestre e conformando a Lei da gravitación universal, inventando assim a mecânica celeste, com o que explicou o movimento dos planetas e conseguindo unir o vazio entre as leis de Kepler e a dinâmica de Galileo. Isto também supôs a primeira unificação da astronomia e a física (se veja Astrofísica).

Depois da publicação dos Princípios Matemáticos de Isaac Newton (que também desenvolveu o telescópio reflector), se transformou a navegação marítima. A partir de 1670 aproximadamente, utilizando instrumentos modernos de latitud e melhore-los relógios disponíveis localizou-se a cada lugar da Terra em um planisferio ou mapa, calculando para isso seu latitud e sua longitude. A determinação da latitud foi fácil mas a determinação da longitude foi bem mais delicada. Os requerimientos da navegação supuseram um empurre para o desenvolvimento progressivo de observações astronómicas e instrumentos mais precisos, constituindo um banco# de dados crescente para os cientistas.

Ilustração da teoria do "Big Bang" ou primeira grande explosão e da evolução esquemática do universo desde então.

No final do século XIX descobriu-se que, ao decompor a luz do Sol, se podiam observar multidão de linhas de espectro (regiões nas que tinha pouca ou nenhuma luz). Experimentos com gases quentes mostraram que as mesmas linhas podiam ser observadas no espectro dos gases, linhas específicas correspondentes a diferentes elementos químicos. Desta maneira demonstrou-se que os elementos químicos no Sol (maioritariamente hidrógeno) podiam se encontrar igualmente na Terra. De facto, o helio foi descoberto primeiro no espectro do Sol e só mais tarde se encontrou na Terra, daí seu nome.

Descobriu-se que as estrelas eram objectos muito longínquos e com o espectroscopio se demonstrou que eram similares ao Sol, mas com uma ampla faixa de temperaturas, massas e tamanhos. A existência da Via Láctea como um grupo separado de estrelas não se demonstrou senão até o século XX, junto com a existência de galaxias externas e, pouco depois, a expansão do universo, observada no efeito do corrimiento ao vermelho. A astronomia moderna também tem descoberto uma variedade de objectos exóticos como os quásares, púlsares, radiogalaxias, buracos negros, estrelas de neutrones, e tem utilizado estas observações para desenvolver teorias físicas que descrevem estes objectos. A cosmología fez grandes avanços durante o século XX, com o modelo do Big Bang fortemente apoiado pela evidência proporcionada pela astronomia e a física, como a radiación de fundo de microondas, a Lei de Hubble e a abundância cosmológica dos elementos químicos.

Durante o século XX, a espectrometría avançou, em particular como resultado do nascimento da física cuántica, necessária para compreender as observações astronómicas e experimentales.

Astronomia Observacional

Artigo principal: Astronomia observacional

Estudo da orientação pelas estrelas

A Ursa Maior é uma constelação tradicionalmente utilizada como ponto de referência celeste para a orientação tanto marítima como terrestre.
Representação virtual em 3D da situação das galaxias de nosso grupo local no espaço.

Para localizar no céu, agruparam-se as estrelas que se vêem desde a Terra em constelações. Assim, continuamente se desenvolvem mapas (cilíndricos ou cenitales) com sua própria nomenclatura astronómica para localizar as estrelas conhecidas e agregar as últimas descobertas.

Aparte de orientar na Terra através das estrelas, a astronomia estuda o movimento dos objectos na esfera celeste, para isso se utilizam diversos sistemas de coordenadas astronómicas. Estes tomam como refere casais de círculos máximos diferentes medindo assim determinados ângulos com respeito a estes planos fundamentais. Estes sistemas são principalmente:

A astronomia de posição é o ramo mais antigo desta ciência. Descreve o movimento dos astros, planetas, satélites e fenómenos como os eclipses e trânsitos dos planetas pelo disco do Sol. Para estudar o movimento dos planetas introduz-se o movimento médio diário que é o que avançaria na órbita a cada dia supondo movimento uniforme. A astronomia de posição também estuda o movimento diurno e o movimento anual do Sol. São tarefas fundamentais da mesma a determinação da hora e para a navegação o cálculo das coordenadas geográficas. Para a determinação do tempo usa-se o tempo de efemérides ou também o tempo solar médio que está relacionado com o tempo local. O tempo local em Greenwich conhece-se como Tempo Universal.

A distância à que estão os astros da Terra no de universo se mede em unidades astronómicas, anos luz ou pársecs. Conhecendo o movimento próprio das estrelas, isto é o que se move a cada século sobre a abóbada celeste se pode predizer a situação aproximada das estrelas no futuro e calcular sua localização no passado vendo como evoluem com o tempo a forma das constelações.

Com um pequeno telescópio podem realizar-se grandes observações. O campo amateur é amplo e conta com muitos seguidores.

Instrumentos de observação

Galileo Galilei observou graças a seu telescópio quatro luas do planeta Júpiter, uma grande descoberta que chocava diametralmente com os postulados tradicionalistas da Igreja Católica da época.
Artigo principal: Observatório astronómico

Para observar a abóbada celeste e as constelações mais conhecidas não fará falta nenhum instrumento, para observar cometas ou algumas nebulosas só serão necessários uns prismáticos, os grandes planetas se vêem a simples vista; mas para observar detalhes dos discos dos planetas do sistema solar ou seus satélites maiores bastará com um telescópio simples. Se quer-se observar com profundidade e exactidão determinadas características dos astros, precisam-se instrumentos que precisam da precisão e tecnologia dos últimos avanços científicos.

Astronomia visível

Artigo principal: Astronomia visível
Artigo principal: Telescópio

O telescópio foi o primeiro instrumento de observação do céu. Ainda que sua invenção atribui-se-lhe a Hans Lippershey, o primeiro em utilizar este invento para a astronomia foi Galileo Galilei quem decidiu se construir ele mesmo um. Desde aquele momento, os avanços neste instrumento têm sido muito grandes como melhores lentes e sistemas avançados de posicionamento.

Actualmente, o telescópio maior do mundo chama-se Very Large Telescope e encontra-se no observatório Paranal, ao norte de Chile. Consiste em quatro telescópios ópticos reflectores que se conjugan para realizar observações de grande resolução.

Astronomia do espectro electromagnético ou radioastronomía

Artigo principal: Radioastronomía
Artigo principal: Radiotelescopio

Aplicaram-se diversos conhecimentos da física, as matemáticas e da química à astronomia. Estes avanços têm permitido observar as estrelas com muito diversos métodos. A informação é recebida principalmente da detecção e a análise da radiación electromagnética (luz, infravermelhos, ondas de rádio), mas também se pode obter informação dos raios cósmicos, neutrinos e meteoros.

O Very Large Array. Como muitos outros telescópios, este é um array interferométrico formado por muitos radiotelescopios mais pequenos.

Estes dados oferecem informação muito importante sobre os astros, sua composição química, temperatura, velocidade no espaço, movimento próprio, distância desde a Terra e podem propor hipótese sobre sua formação, desenvolvimento estelar e fim.

A análise desde a Terra das radiaciones (infravermelhos, raios x, raios gama, etc.) não só resulta obstaculizado pela absorción atmosférica, senão que o problema principal, vigente também no vazio, consiste em distinguir o sinal recolhido do "ruído de fundo", isto é, da enorme emissão infravermelha produzida pela Terra ou pelos próprios instrumentos. Qualquer objecto que não se ache a 0 K (-273,15 °C) emite sinais electromagnéticas e, por isso, todo o que rodeia aos instrumentos produz radiaciones de fundo". Até os próprios telescópios irradian sinais. Realizar uma termografía de um corpo celeste sem medir o calor ao que se acha submetido o instrumento resulta muito difícil: além de utilizar filme fotográfica especial, os instrumentos são submetidos a uma referigeração contínua com helio ou hidrógeno líquido.

A radioastronomía baseia-se na observação por médio dos radiotelescopios, uns instrumentos com forma de antena que recolhem e registam as ondas de rádio ou radiación electromagnética emitidas pelos diferentes objectos celestes.

Estas ondas de rádio, ao ser processadas oferecem um espectro analizable do objecto que as emite. A radioastronomía tem permitido um importante incremento do conhecimento astronómico, particularmente com a descoberta de muitas classes de novos objectos, incluindo os púlsares (ou magnétares), quásares, as denominadas galaxias activas, radiogalaxias e blázares. Isto é como a radiación electromagnética permite "ver coisas que não são possíveis de detectar na astronomia óptica. Tais objectos representam alguns dos processos físicos mais extremos e energéticos no universo.

Este método de observação está em constante desenvolvimento já que fica muito por avançar nesta tecnologia.

Diferença entre a luz visível e infravermelha na Galaxia do Sombrero ou Messier 104.
Astronomia de infravermelhos
Artigo principal: Astronomia infravermelha

Grande parte da radiación astronómica procedente do espaço (a situada entre 1 e 1000μm) é absorvida na atmosfera. Por esta razão, os maiores telescópios de radiación infravermelha constroem-se na cume de montanhas muito elevadas, instalam-se em aeroplanos especiais de cota elevada, em balões, ou melhor ainda, em satélites da órbita terrestre.

Astronomia ultravioleta
Artigo principal: Astronomia ultravioleta
Imagem que oferece uma observação ultravioleta dos anéis de Saturno. Esta reveladora imagem foi obtida pela sonda Cassini-Huygens.

A astronomia ultravioleta baseia sua actividade na detecção e estudo da radiación ultravioleta que emitem os corpos celestes. Este campo de estudo cobre todos os campos da astronomia. As observações realizadas mediante este método são muito precisas e têm realizado avanços significativos quanto à descoberta da composição da matéria interestelar e intergaláctica, o da periferia das estrelas, a evolução nas interacções dos sistemas de estrelas duplos e as propriedades físicas dos quásares e de outros sistemas estelares activos. Nas observações realizadas com o satélite artificial Navegador Internacional Ultravioleta, os estudiosos descobriram que a Via Láctea está envolvida por um aura de gás com elevada temperatura. Este aparelho mediu assim mesmo o espectro ultravioleta de uma supernova que nasceu na Grande Nuvem de Magallanes em 1987. Este espectro foi usado pela primeira vez para observar à estrela precursora de uma supernova.

A Galaxia elíptico M87 emite sinais electromagnéticas em todos os espectros conhecidos.
Astronomia de raios X
Artigo principal: Astronomia de raios-X
Artigo principal: Radiografia

A emissão de raios x acha-se que procede de fontes que contêm matéria a elevadísimas temperaturas, em general em objectos cujos átomos ou elétrons têm uma grande energia. A descoberta da primeira fonte de raios x procedente do espaço em 1962 converteu-se em uma surpresa. Essa fonte denominada Scorpio X-1 está situada na constelação de Escorpio em direcção ao centro da Via Láctea. Por esta descoberta Riccardo Giacconi obteve o Prêmio Nobel de Física em 2002.

O observatório espacial Swift está especificamente desenhado para perceber assinales gama do universo e serve de ferramenta para tentar clarificar os fenómenos observados.
Astronomia de raios gama
Artigo principal: Astronomia de raios gama
Artigo principal: Espectroscopia de raios gama

Os raios gama são radiaciones emitidas por objectos celestes que se encontram em um processo energético extremamente violento. Alguns astros despedem brotes de raios gama ou também chamados BRGs. Trata-se dos fenómenos físicos mais luminosos do universo produzindo uma grande quantidade de energia em fazes breves de raios que podem durar desde uns segundos até umas poucas horas. A explicação destes fenómenos é ainda objecto de controvérsia.

Os fenómenos emissores de raios gama são frequentemente explosões de supernovas , seu estudo também tenta clarificar a origem da primeira explosão do universo ou big bang.

O Observatório de Raios Gama Compton -já inexistente- foi o segundo dos chamados grandes observatórios espaciais (por trás do telescópio espacial Hubble) e foi o primeiro observatório a grande escala destes fenómenos. Tem sido substituído recentemente pelo satélite Fermi. O observatório orbital INTEGRAL observa o céu na faixa dos raios gama macios ou raios X duros.

A energias acima de umas dezenas de GeV, os raios gama só se podem observar desde o solo usando os chamados telescópios Cherenkov como MAGIC. A estas energias o universo também pode se estudar usando partículas diferentes aos fotones, tais como os raios cósmicos ou os neutrinos. É o campo conhecido como Física de Astropartículas.

Astronomia Teórica

Os astrónomos teóricos utilizam uma grande variedade de ferramentas como modelos matemáticos analíticos e simulações numéricas por computador. A cada um tem suas vantagens. Os modelos matemáticos analíticos de um processo pelo geral, são melhores porque chegam ao coração do problema e explicam melhor o que está a suceder. Os modelos numéricos, podem revelar a existência de fenómenos e efeitos que de outra maneira não ver-se-iam.[1] [2]

Os teóricos da astronomia põem seu esforço em criar modelos teóricos e imaginar as consequências observacionales destes modelos. Isto ajuda aos observadores a procurar dados que possam refutar um modelo ou permitam eleger entre vários modelos alternativos ou inclusive contradictorios.

Os teóricos, também tentam gerar ou modificar modelos para conseguir novos dados. No caso de uma inconsistencia, a tendência geral é tratar de fazer modificações mínimas ao modelo para que se corresponda com os dados. Em alguns casos, uma grande quantidade de dados inconsistentes através do tempo pode levar ao abandono total de um modelo.

Os temas estudados por astrónomos teóricos incluem: dinâmica estelar e evolução estelar; formação de galaxias; origem dos raios cósmicos; relatividad geral e cosmología física, incluindo teoria de sensatas.

A mecânica celeste

Artigo principal: Mecânica celeste

A astromecánica ou mecânica celeste tem por objecto interpretar os movimentos da astronomia de posição, no âmbito da parte da física conhecida como mecânica, geralmente a newtoniana (Lei da Gravitación Universal de Isaac Newton). Estuda o movimento dos planetas ao redor do Sol, de seus satélites, o cálculo das órbitas de cometas e asteróides. O estudo do movimento da Lua ao redor da Terra foi por sua complexidade muito importante para o desenvolvimento da ciência. O movimento estranho de Urano , causado pelas perturbaciones de um planeta até então desconhecido, permitiu a Lhe Verrier e Adams descobrir sobre o papel ao planeta Neptuno. A descoberta de um pequeno desvio no avanço do perihelio de Mercurio atribuiu-se inicialmente a um planeta próximo ao Sol até que Einstein a explicou com sua Teoria da Relatividad.

Astrofísica

Artigo principal: Astrofísica

A astrofísica é uma parte moderna da astronomia que estuda os astros como corpos da física estudando sua composição, estrutura e evolução. Só foi possível seu início no século XIX quando graças aos espectros se pôde averiguar a composição física das estrelas. Os ramos da física implicadas no estudo são a física nuclear (geração da energia no interior das estrelas) e a física relativística. A densidades elevadas o plasma transforma-se em matéria degenerada; isto leva a algumas de suas partículas a adquirir altas velocidades que deverão estar limitadas pela velocidade da luz, o qual afectará a suas condições de degeneração. Assim mesmo, nas cercanias dos objectos muito em massa, estrelas de neutrones ou buracos negros, a matéria que cai se acelera a velocidades relativistas emitindo radiación intensa e formando potentes chorros de matéria.

Estudo dos objectos celestes

Posição figurada dos planetas e o sol no sistema solar, separados por planetas interiores e exteriores.

O sistema solar desde a astronomia

Artigo principal: O sistema solar
Veja-se também: Anexo:Cronología da descoberta dos planetas do Sistema Solar e seus satélites naturais

O estudo do Universo ou Cosmos e mais concretamente do Sistema Solar tem proposto uma série de interrogantes e questões, por exemplo como e quando se formou o sistema, por que e quando desaparecerá o Sol, por que há diferenças físicas entre os planetas, etc.

É difícil precisar a origem do Sistema Solar. Os cientistas acham que pode situar-se faz uns 4.600 milhões de anos, quando uma imensa nuvem de gás e pó começou a se contrair provavelmente, devido à explosão de uma supernova próxima. Atingida uma densidade mínima já se autocontrajo por causa da força da gravidade e começou a girar a grande velocidade, por conservação de seu momento cinético, ao igual que quando uma patinadora repliega os braços sobre se mesma gira mais rápido. A maior parte da matéria acumulou-se no centro. A pressão era tão elevada que os átomos começaram a se fundir, libertando energia e formando uma estrela. Também tinha muitas colisões. Milhões de objectos acercavam-se e uniam-se ou chocavam com violência e partiam-se em trozos. Alguns corpos pequenos (planetesimales) iam aumentando sua massa mediante colisões e ao crescer, aumentavam sua gravidade e recolhiam mais materiais com o passo do tempo (acreción). Os encontros construtivos predominaron e, em só 100 milhões de anos, adquiriu um aspecto semelhante ao actual. Depois a cada corpo continuou sua própria evolução.

Astronomia do Sol
Artigo principal: Sol

O Sol é a estrela que, pelo efeito gravitacional de sua massa, domina o sistema planetario que inclui à Terra. É o elemento mais importante em nosso sistema e o objecto maior, que contém aproximadamente o 98% da massa total do sistema solar. Mediante a radiación de sua energia electromagnética, contribui directa ou indirectamente toda a energia que mantém a vida na Terra. Saindo do Sol, e espalhando-se por todo o Sistema solar em forma de torque temos ao conhecido como vento solar que é um fluxo de partículas, fundamentalmente protones e neutrones. A interacção destas partículas com os pólos magnéticos dos planetas e com a atmosfera gera as auroras polares boreales ou austrais. Todas estas partículas e radiaciones são absorvidas pela atmosfera. A ausência de auroras durante o Mínimo de Maunder se achaca à falta de actividade do Sol.

Um dos fenómenos mais desconcertantes e impactantes que podemos observar em nosso planeta, são as auroras boreales. Foram mistério até faz pouco mas recentemente têm sido explicadas, graças ao estudo da astronomia do Sol.

Por causa de sua proximidade à Terra e como é uma estrela típica, o Sol é um recurso extraordinário para o estudo dos fenómenos estelares. Não se estudou nenhuma outra estrela com tanto detalhe. A estrela mais próxima ao Sol está a 4,3 anos luz.

O Sol (todo o Sistema Solar) gira ao redor do centro da Via Láctea, nossa galaxia. Dá uma volta a cada 200 milhões de anos. Agora se move para a constelação de Hércules a 19 km/s. Actualmente o Sol estuda-se desde satélites, como o Observatório Heliosférico e Solar (SOHO), dotados de instrumentos que permitem apreciar aspectos que, até agora, não se tinham podido estudar. Além da observação com telescópios convencionais, utilizam-se: o coronógrafo, que analisa a coroa solar, o telescópio ultravioleta extremo, capaz de detectar o campo magnético, e os radiotelescopios, que detectam diversos tipos de radiación que resultam imperceptibles para o olho humano.

A parte visível do Sol está a 6.000 °C e a coroa, mais afastada, a 2.000.000 °C. Estudando ao Sol no ultravioleta chegou-se à conclusão de que o aquecimento da coroa se deve à grande actividade magnética do Sol. Os limites do Sistema Solar vêm dados pelo fim de sua influência ou heliosfera, delimitada por uma área denominada Frente de choque de terminação ou Heliopausa.

História da observação do Sol

O estudo do Sol inicia-se com Galileo Galilei de quem diz-se que ficou cego por observar os eclipses. Faz mais de cem anos descobre-se a espectroscopia que permite decompor a luz em suas longitudes de onda, graças a isto se pode conhecer a composição química, densidade, temperatura, situação os gases de sua superfície, etc. Nos anos 50 já se conhecia a física básica do Sol, isto é, sua composição gasosa, a temperatura elevada da coroa, a importância dos campos magnéticos na actividade solar e seu ciclo magnético de 22 anos.

Imagem que oferece uma fotografia do sol em raios x.

As primeiras medidas da radiación solar fizeram-se desde balões faz em um século e depois foram aviões e dirigibles para melhorar as medidas com aparelhos radioastronómicos. Em 1914, C. Abbot enviou um balão para medir o constante solar (quantidade de radiación proveniente do sol por centímetro quadrado por segundo). Em 1946 o foguete V-2 militar ascendeu a 55 km com um espectrógrafo solar a bordo; este fotografou ao sol em longitudes de onda ultravioletas. Em 1948 (dez anos dantes da fundação da NASA) já se fotografou ao Sol em raios X. Alguns foguetes fotografaram ráfagas solares em 1956 em um bico de actividade solar.

Em 1960 lança-se a primeira sonda solar denominada Solrad. Esta sonda monitoreó ao sol em raios x e ultravioletas, em uma longitude de onda muito interessante que mostra as emissões de hidrógeno; esta faixa de longitude de onda conhece-se como linha Lyman α. Posteriormente lançaram-se oito observatórios solares denominados URSO. O URSO 1 foi lançado em 1962. O URSO apontaram constantemente para o Sol durante 17 anos e com eles se experimentaram novas técnicas de transmissão fotográfica à terra.

Imagem na que podem se apreciar as manchas solares.

O maior observatório solar tem sido o Skylab. Esteve em órbita durante nove meses em 1973 e princípios de 1974. Observou ao Sol em raios g, X, ultravioleta e visível, e obteve a maior quantidade de dados (e os melhor organizados) que tenhamos conseguido jamais para um objecto celeste. Em 1974 e 1976 as sondas Helios A e B acercaram-se muito ao Sol para medir as condições do vento solar. Não levaram câmaras.

Em 1980 lançou-se a sonda Solar Max, para estudar ao Sol em um bico de actividade. Teve uma avaria e os astronautas do Columbia realizaram um complicado reparo.

Manchas solares

George Ellery Hale descobriu em 1908 que as manchas solares (áreas mais frias da fotosfera) apresentam campos magnéticos fortes. Estas manchas solares se costumam dar em casais, com as duas manchas com campos magnéticos que assinalam sentidos opostos. O ciclo de mancha-las solares, no que a quantidade de manchas solares varia de menos a mais e volta a diminuir ao cabo de uns 11 anos, se conhece desde princípios do século XVIII. No entanto, o complexo modelo magnético sócio com o ciclo solar só se comprovou depois da descoberta do campo magnético do Sol.

O fim do Sol: o fim da vida humana?

No núcleo do Sol há hidrógeno suficiente para durar outros 4.500 milhões de anos, isto é, calcula-se que está em plenitude, na metade de sua vida. Tal como se desprende da observação de outros astros parecidos, quando se gaste este hidrógeno combustível, o Sol mudará: segundo vão-se expandindo as capas exteriores até o tamanho actual da órbita da Terra, o Sol converter-se-á em uma gigante vermelha, algo mais fria que hoje mas 10.000 vezes mais brilhante por causa de seu enorme tamanho. No entanto, a Terra não consumir-se-á porque mover-se-á em torque para afora, como consequência da perda de massa do Sol. O Sol seguirá sendo uma gigante vermelha, com reacções nucleares de combustão de helio no centro, durante só 500 milhões de anos. Não tem suficiente massa para atravessar sucessivos ciclos de combustão nuclear ou um cataclismo em forma de explosão, como lhes ocorre a algumas estrelas. Após a etapa de gigante vermelha, encolher-se-á até ser uma anã branca, aproximadamente do tamanho da Terra, e arrefecer-se-á pouco a pouco durante vários milhões de anos.

Astronomia dos planetas, satélites e outros objectos do sistema solar
Astronomia lunar: o cráter maior é o Dédalo, fotografado pela tripulação do Apollo 11 enquanto orbitava a Lua em 1969. Localizado cerca do centro da cara oculta da lua, tem um diâmetro de ao redor de 93 quilómetros.
Vista que apresentou o cometa McNaught a seu passo próximo da Terra em janeiro de 2007.

Uma das coisas mais fáceis de observar desde a Terra e com um telescópio simples são os objectos de nosso próprio Sistema Solar e seus fenómenos, que estão bem perto em comparação de estrelas e galaxias. Daí que o aficionado sempre tenha a estes objectos em suas preferências de observação.

Os eclipses e os trânsitos astronómicos têm ajudado a medir as dimensões do sistema solar.

Dependendo da distância de um planeta ao Sol, tomando a Terra como observatório de base, os planetas se dividem em dois grandes grupos: planetas interiores e planetas exteriores. Entre estes planetas encontramos que a cada um apresenta condições singulares: a curiosa geologia de Mercurio , os movimentos retrógrados de alguns como Vénus, a vida na Terra, a curiosa rede de antigos rios de Marte , o grande tamanho e os ventos da atmosfera de Júpiter , os anéis de Saturno , o eixo de rotação inclinado de Urano ou a estranha atmosfera de Neptuno , etc. Alguns destes planetas contam com satélites que também têm exclusividades; dentre estes, o mais estudado tem sido a Lua, o único satélite da Terra, dada sua cercania e simplicidad de observação, se conformando uma história da observação lunar. Na Lua achamos claramente o chamado bombardeio intenso tardio, que foi comum a quase todos os planetas e satélites, criando em alguns deles abruptas superfícies salpicadas de impactos.

Os chamados planetas terrestres apresentam similitudes com a Terra, aumentando sua habitabilidad planetaria, isto é, seu potencial possibilidade habitable para os seres vivos. Assim se delimita a ecósfera, uma área do sistema solar que é propícia para a vida.

Mais longe de Neptuno encontramos outros planetoides como por exemplo o até faz pouco considerado planeta Plutão, a morfología e natureza deste planeta menor levou aos astrónomos ao mudar de categoria na chamada redefinição de planeta de 2006 ainda que possua um satélite parceiro, Caronte. Estes planetas anões, por seu tamanho não podem ser considerados planetas como tais, mas apresentam similitudes com estes, sendo maiores que os meteoros. Alguns são: Eris, Sedna ou 1998 WW31, este último singularmente binário e dos denominados cubewanos. A todo este compendio de planetoides se lhes denomina coloquialmente objectos ou planetas transneptunianos. Também existem hipótese sobre um planeta X que viria a explicar algumas incógnitas, como a lei de Titius-Bode ou a concentração de objectos celestes no alcantilado de Kuiper.

Entre os planetas Marte e Júpiter encontramos uma concentração incomum de asteróides conformando uma órbita ao redor do sol denominada cinto de asteróides.

Em órbitas dispares e heteromorfas encontram-se os cometas, que subliman sua matéria ao contacto com o vento solar, formando bichas de aparência luminosa; estudaram-se em seus efémeros passos pelas cercanias da Terra os cometas McNaught ou o Halley. Menção especial têm os cometas Shoemaker-Levy 9 que terminou estrellándose contra Júpiter ou o 109P/Swift-Tuttle, cujos restos provocam as chuvas de estrelas conhecidas como Perseidas ou lágrimas de San Lorenzo. Estes corpos celestes concentram-se em lugares como o cinto de Kuiper, o denominado disco disperso ou a nuvem de Oort e se lhes chama em geral corpos menores do Sistema Solar.

No Sistema Solar também existe uma amplísima rede de partículas, meteoros de diverso tamanho e natureza, e que em maior ou menor medida se acham submetidos ao influjo do efeito Poynting-Robertson que os faz derivar irremediavelmente para o Sol.

Astronomia dos fenómenos gravitatorios

Artigo principal: A Gravidade
Artigo principal: Buracos negros

O campo gravitatorio do Sol é o responsável por que os planetas girem em torno deste. O influjo dos campos gravitatorios das estrelas dentro de uma galaxia denomina-se maré galáctica.

Tal como demonstrou Einstein em sua obra Relatividad geral, a gravidade deforma a geometria do espaço tempo, isto é, a massa gravitacional dos corpos celestes deforma o espaço, que se curva. Este efeito provoca distorsiones nas observações do céu por efeito dos campos gravitatorios, fazendo que se observem juntas galaxias que estão bem longe unas de outras. Isto é como existe matéria que não podemos ver que altera a gravidade. A estas massas denominou-lhas matéria escura.

Encontrar matéria escura não é fácil já que não brilha nem reflete a luz, de modo que os astrónomos se apoiam na gravidade, que pode curvar a luz de estrelas distantes quando há suficiente massa presente, muito parecido a como uma lente distorsiona uma imagem depois dela, daí o termo lente gravitacional ou anel de Einstein. Graças às leis da física, conhecer quanta luz se curva diz aos astrónomos quanta massa há. Cartografiando as impressões da gravidade, podem-se criar imagens de como está distribuída a matéria escura em um determinado lugar do espaço. Às vezes apresentam-se anomalías gravitatorias que impedem realizar estes estudos com exactidão, como as ondas gravitacionales provocadas por objectos em massa muito acelerados.

Os buracos negros são exclusividades de alta concentração de massa que curva o espaço, quando estas agregados em massa são produzidas por estrelas lhe lhes denomina buraco negro estelar; esta curva espacial é tão pronunciada que todo o que se acerca a seu perímetro é absorvido por este, inclusive a luz (daí o nome). O buraco negro Q0906+6930 é um dos mais em massa dos observados. Vários modelos teóricos, como por exemplo o buraco negro de Schwarzschild, contribuem soluções às propostas de Einstein.

Astronomia próxima e longínqua

Artigo principal: Astronomia galáctica
Artigo principal: Astronomia extragaláctica
Um caso particular achamo-lo em Andrómeda que dado seu grandísimo tamanho e luminiscencia é possível a apreciar luminosa a simples vista. Chega a nós com uma espantosa nitidez apesar da enorme distância que nos separa dela: dois milhões e médio de anos luz; isto é, se sucede qualquer coisa em dita galaxia, demoraremos dois milhões e médio de anos em percebê-lo, ou dito de outro modo, o que vemos agora dela é o que sucedeu faz dois milhões quinhentos mil anos.

A astronomia próxima abarca a exploração de nossa galaxia, por tanto compreende também a exploração do Sistema Solar. Não obstante, o estudo das estrelas determina se estas pertencem ou não a nossa galaxia. O estudo de sua classificação estelar determinará, entre outras variáveis, se o objecto celeste estudado é "próximo" ou "longínquo".

Tal como temos visto até agora, no Sistema Solar encontramos diversos objectos (v. O Sistema Solar desde a astronomia) e nosso sistema solar faz parte de uma galaxia que é a Via Láctea. Nossa galaxia compõe-se de milhares de milhões de objectos celestes que giram em torque desde um centro muito denso onde se misturam vários tipos de estrelas, outros sistemas solares, nuvens interestelares ou nebulosas, etc. e encontramos objectos como IK Pegasi, Tau Ceti ou Gliese 581 que são sóis a cada um com determinadas propriedades diferentes.

A estrela mais próxima a nosso sistema solar é Alpha Centauri que se encontra a 4,3 anos luz. Isto significa que a luz procedente de dita estrela demora 4,3 anos em chegar a ser percebida na Terra desde que é emitida.

Estes sóis ou estrelas fazem parte de numerosas constelações que são formadas por estrelas fixas ainda que a diferença de suas velocidades de deriva dentro de nossa galaxia lhes faça variar suas posições levemente ao longo do tempo, por exemplo a Estrela Polar. Estas estrelas fixas podem ser ou não de nossa galaxia.

A astronomia longínqua compreende o estudo dos objectos visíveis fosse de nossa galaxia, onde encontramos outras galaxias que contêm, como a nossa, milhares de milhões de estrelas a sua vez. As galaxias podem não ser visíveis dependendo de se seu centro de gravidade absorve a matéria (v. buraco negro), são demasiado pequenas ou simplesmente são galaxias escuras cuja matéria não tem luminosidade. As galaxias a sua vez derivam afastando-se umas de outras a cada vez mais, o que apoia a hipótese de que nosso universo actualmente se expande.

As galaxias mais próximas à nossa (aproximadamente 30) são denominadas o grupo local. Entre estas galaxias encontram-se algumas muito grandes como Andrómeda, nossa Via Láctea e a Galaxia do Triângulo.

A cada galaxia tem propriedades diferentes, predomino de diferentes elementos químicos e formas (torques, elípticas, irregulares, anulares, lenticulares, em forma de redemoinho, ou inclusive com forma torque barrada entre outras mais sofisticadas como cigarros, girasoles, sombreros, etc.).

Cosmología

Artigo principal: Cosmología
Artigo principal: Cosmología física

A cosmología em rasgos gerais estuda a história do universo desde seu nascimento. Há numerosos campos de estudo deste ramo da astronomia. Várias investigações conformam a cosmología actual, com suas postulados, hipóteses e incógnitas.

A cosmología física compreende o estudo da origem, a evolução e o destino do Universo utilizando os modelos terrenos da física. A cosmología física desenvolveu-se como ciência durante a primeira metade do século XX como consequência de diversos acontecimentos e descobertas encadeadas durante dito período.

Formação e evolução das estrelas
Artigo principal: Formação estelar
Artigo principal: Evolução estelar

Astronáutica

Artigo principal: Astronáutica

Expedições espaciais

Astronomia estelar, Evolução estelar: A nebulosa de hormiga (Mz3). A expulsión de gás de uma estrela moribunda no centro mostra padrões simétricos diferentes dos padrões caóticos esperados de uma explosão ordinária.

Hipóteses destacadas

Adendos

Adendo I - Astrónomos relevantes na História

Artigo principal: Astrónomo

Ao longo da história de toda a humanidade tem tido diferentes pontos de vista com respeito à forma, conformación, comportamento e movimento da terra, até chegar no ponto no que vivemos hoje em dia. Actualmente há uma série de teorias que têm sido comprovadas cientificamente e portanto foram aceites pelos cientistas de todo mundo. Mas para chegar até este ponto, teve que passar muito tempo, durante o qual coexistieron várias teorias diferentes, umas mais aceitadas que outras. A seguir mencionam-se algumas das contribuições mais sobresalientes realizadas à Astronomia.

Tais de Mileto

Século VII a. C. Aproximadamente

Concebeu a redondez da terra.
Teorizó que a Terra era uma esfera coberta por uma superfície redonda que girava ao redor desta (assim explicava a noite) e que tinha alguns buracos pelos quais se observava, ainda na escuridão nocturna, um pouco da luz exterior à terra; a que ele chamo fogo eterno".

Discípulos de Pitágoras.

Século V a. C. Aproximadamente

Sustentaram que o planeta era esférico e que se movia no espaço.
Tinham evidência de nove movimentos circulares; os das estrelas fixas, os dos 5 planetas, os da Terra, a Lua e o Sol.

Platón

do 427 a. C. ao 347 a. C.

Deduziu que a Terra era redonda baseando na sombra desta sobre a Lua durante um eclipse lunar.
Concebeu à Terra imóvel e como centro do Universo.

Aristóteles

do 384 a. C. - 322 a. C.

Sustentava que a Terra era imóvel e, ademais era o centro do Universo.

Aristarco de Samos

do 310 a. C. ao 230 a. C.

Sustentava que a Terra girava, que se movia e não era o centro do Universo, propondo assim o primeiro modelo heliocéntrico. Ademais determinou distancia-a Terra-Lua e distancia-a Terra-Sol.

Eratóstenes

do 276 a. C. ao 194 a. C.

Sua contribuição foi o cálculo da circunferencia terrestre.

Hiparco de Nicea

Ano 150 a. C.

Observou e calculou que a Terra era esférica e estava fixa.
O Sol, a Lua e os planetas giravam ao redor de seu próprio ponto.

Posidonio de Apamea

do 135 a. C. ao 31 a. C.

Observou que as marés se relacionavam com as fases da Lua.

Claudio Ptolomeo

Ano 140.

Elaborou uma enciclopedia astronómica telefonema Almagesto.

Nicolás Copérnico

(1477 - 1543).

Considerou ao sol no centro de todas as órbitas planetarias.

Galileo Galilei

(1564 - 1642).

Com seu telescópio observou que Júpiter tinha quatro luas que o circundavam.
Observou as fases de Vénus e montanhas na Lua.
Apoiou a teoria de Copérnico .

Johannes Kepler

(1571 - 1630).

Demonstrou que os planetas não seguem uma órbita circular senão elíptica respecto do Sol em um foco da elipse derivando disto em sua primeira lei.
A segunda lei de Kepler na qual afirma que os planetas se movem mais rapidamente quando se acercam ao Sol que quando estão nos extremos das órbitas.
Na terceira lei de Kepler estabelece que os quadrados dos tempos que demoram os planetas em percorrer sua órbita são proporcionais ao cubo de sua distância média ao Sol.

Isaac Newton

(1642 - 1727).

Estabeleceu a lei da Gravitación Universal:

“As forças que mantêm aos planetas em suas órbitas devem ser recíprocas aos quadrados de suas distâncias aos centros com respeito aos quais gira”.

Estabeleceu o estudo da gravidade dos corpos.
Provou que o Sol com seu séquito de planetas viaja para a constelação do Cisne.

Albert Einstein

(1879 - 1955).

Desenvolveu sua Teoria da Relatividad.

Ampliações

Entre outros:

Adendo II - Ramos da astronomia

Devido à amplitude de seu objecto de estudo a Astronomia divide-se em diferentes ramos. Aqueles ramos não estão completamente separados. A astronomia encontra-se dividida em quatro grandes ramos:

Astronomia planetaria ou Ciências planetarias: um fenómeno similar a um tornado em Marte . Fotografado pelo Mars Global Surveyor, a linha longa e escura está formada por um vórtice da atmosfera marciana. O fenómeno toca a superfície (mancha negra) e ascende pela orla do cráter. Veta-las à direita são dunas de areia do fundo do cráter.

Adendo III - Campos de estudo da astronomia

Campos de estudo principais

Astronomia extragaláctica: lente gravitacional. Esta imagem mostra vários objectos azuis com forma de anel, os quais são imagens múltiplas da mesma galaxia, duplicados pelo efeito de lente gravitacional do grupo de galaxias amarelas no centro da fotografia. A lente é produzida pelo campo gravitacional do grupo que curva a luz aumentando e distorsionando a imagem de objectos mais distantes.

Outros campos de estudo

Campos da astronomia pela parte do espectro utilizado

Atendendo à longitude de onda da radiación electromagnética com a que se observa o corpo celeste a astronomia se divide em:

Adendo MAIS - IV Explorações espaciais relevantes

Adendo V - Investigações activas e futuras

Pesquisadores relevantes

Observatórios terrestres

Observatórios espaciais

Projectos futuros

Base Lunar

A NASA tem informado recentemente a possibilidade de criar uma base espacial na Lua, como as recentes investigações têm revelado a presença de água em dito lugar. O objectivo deste projecto é, instalar uma colónia, a qual sirva de estacion espacial para albergar aos futuros viajantes e, asi, reduzir a despesa de combustível, isto é; uma aeronave espacial precisa uma grande quantidade de combustível (Hidrógeno e Ou2 ), e de drogas que estimulem o colocón dos astonáutas, para poder descolar da terra e abandonar a realidade e o campo gravitatorio, (que obiamente é o que produz essa despesa)quedandose a nave com pouca quantidade de combustível para fazer as tarefas necessárias. Mas se contamos com uma base Lunar isto séria diferente, porque a aeronave haria uma pequena escala na Lua, na qual aprovecharia a reabastecerse de combustível, Hidrogeno que esta presente à Água (H2Ou). Outro factor aprovechable é a gravidade lunar: A gravidade da Lua é muito menor que a da Terra, pelo qual, é descole séria muito mas "liviano", e a despesa de combustível não séria tão grande. É, um grande projecto que, segun a Agência Espacial Norte-americana é a antessala à chegada do homem a Marte . Sem dúvida, este projecto marca uma nova volta, após mais de 30 anos de ausência humana na Lua, o qual gera uma nova controvérsia na carreira espacial.

Adendo VI - Linhas de tempo em astronomia

Veja-se também

Referências

  1. H. Roth, A Slowly Contracting or Expanding Fluuam Sphere and its Stability, Phys. Rev. (39, p;525–529, 1932)
  2. A.S. Eddington, Internal Constitution of the Stars

Bibliografía

Por ordem alfabética do título das obras:

Enlaces externos


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