tema:
Astronomia
IMAGENS PARA ASTRONOMIA:
Série de imagens – e redesenhos – para o tema de astronomia e astrofísica. Estas imagens são a continuação de um projeto de extensão realizado para a UFRGS em 2015. As imagens estão disponíveis em domínio público.
1. A ESFERA CELESTE
Observando o céu em uma noite estrelada, num lugar de horizontes amplos, é comum termos a impressão de estar no meio de uma grande esfera incrustada de estrelas. Essa impressão inspirou, nos antigos gregos, a ideia da esfera celeste.
Figura 2.1: A esfera celeste é uma esfera imaginária, centrada na Terra, girando em torno de um eixo que é o prolongamento do eixo de rotação da Terra
Com o passar das horas, os astros se movem no céu, nascendo a leste e se pondo a oeste. Isso causa a impressão de que a esfera celeste está girando de leste para oeste, em torno de um eixo imaginário, que intercepta a esfera em dois pontos fixos, os polos celestes.
Figura 2.4: Círculos fundamentais da esfera celeste.
Esse movimento, chamado movimento diurno dos astros, é um reflexo do movimento de rotação da Terra, que se faz de oeste para leste. O eixo de rotação da esfera celeste é o prolongamento do eixo de rotação da Terra, e os polos celestes são as projeções, no céu, dos polos terrestres.
Existem astros que nunca nascem nem se põem, permanecendo sempre acima do horizonte, embora o Sol, a Lua e a maioria dos astros, aqui na nossa latitude (≃ 30◦S para Porto Alegre) tenham nascer e ocaso.
Se pudéssemos observá-los durante 24 horas, os veríamos descrevendo uma circunferência completa no céu, no sentido horário. Esses astros são chamados circumpolares. O centro da circunferência descrita por eles coincide com o polo celeste sul.
Figura 2.2: Esfera celeste visível para um certo lugar do hemisfério sul. A calota das estrelas circumpolares é a região limitada entre o polo sul celeste (PS) e o círculo branco.
Figura 2.3: O horizonte é o plano tangente à superfície da Terra no lugar onde se encontra o observador (na figura, em um local do hemisfério sul). O horizonte limita a parte da esfera celeste que o observador pode enxergar, cujo ponto mais alto ´e o zênite (Z). A direção do polo celeste (linha verde, na figura) faz um ângulo com a direção do zênite que depende da latitude do lugar.
Para os habitantes do hemisfério norte, as estrelas circumpolares descrevem uma circunferência em torno do polo celeste norte, no sentido anti-horário. Mas as estrelas que são circumpolares lá não são as mesmas estrelas que são circumpolares aqui, pois o fato de uma estrela ser circumpolar – ou não – depende da latitude do lugar de observação.
Os antigos gregos definiram alguns planos e pontos na esfera celeste, que são úteis para a determinação da posição dos astros no céu. São eles:
- Horizonte: é o plano tangente à Terra e perpendicular à vertical do lugar em que se encontra o observador. A vertical do lugar é definida por um fio a prumo. Como o raio da da Terra é pequeno frente ao raio da esfera celeste, considera-se que o plano do horizonte intercepta a esfera celeste em um círculo máximo, ou seja, passa pelo centro.
- Zênite: é o ponto no qual a vertical do lugar intercepta a esfera celeste, acima do observador.
- Nadir: é o ponto diametralmente oposto ao Zênite.
- Equador Celeste: é o círculo máximo em que o prolongamento do equador da Terra intercepta a esfera celeste.
- Polo Celeste Norte: é o ponto em que o prolongamento do eixo de rotação da Terra intercepta a esfera celeste, no hemisfério norte.
- Polo Celeste Sul: é o ponto em que o prolongamento do eixo de rotação da Terra intercepta a esfera celeste, no hemisfério sul.
- Círculo Vertical: é qualquer semicírculo máximo da esfera celeste que contém a vertical do lugar. Os círculos verticais começam no Zênite e terminam no Nadir.
- Círculo de Altura: são círculos da esfera celeste paralelos ao horizonte.
São também chamados almucântaras, ou paralelos de altura.
- Paralelos: são círculos da esfera celeste paralelos ao equador celeste. São também chamados círculos diurnos.
- Meridianos: são semicírculos da esfera celeste que contêm os dois polos celestes. O meridiano que passa também pelo zênite se chama Meridiano Local.
2. SISTEMAS DE COORDENADAS ASTRONÔMICOS
Sistema Horizontal Celeste
Esse sistema utiliza como plano fundamental o horizonte celeste. As coordenadas horizontais são azimute (A) e altura (h).
- Azimute (A): é o arco medido sobre o horizonte, no sentido horário (NLSO), com origem no ponto cardeal Norte e fim no círculo vertical do astro. O azimute varia entre 0◦ e 360◦., ou seja, 0◦ ≤ A ≤ 360◦
- Altura (h): é o arco medido sobre o círculo vertical do astro, com origem no horizonte e fim no astro. A altura varia entre -90◦ e +90◦.
O complemento da altura se chama distância zenital (z). Assim, a distância zenital é o arco medido sobre o círculo vertical do astro, com origem no zênite e fim no astro. A distância zenital varia entre 0◦ e 180◦.
(h + z = 90◦)
−90◦ ≤ h ≤ +90◦
0◦ ≤ z ≤ 180◦
O sistema horizontal É um sistema local, no sentido de que É fixo na Terra. As coordenadas azimute e altura (ou azimute e distância zenital) dependem do lugar e do instante da observação e não são características do astro.
Sistema Equatorial Celeste
Ascensão reta (α): arco medido sobre o equador, com origem no meridiano que passa pelo ponto Aries e fim no meridiano do astro. A ascensão reta varia entre 0h e 24h (ou entre 0◦ e 360◦), aumentando para leste.
0h ≤ α ≤ +24h.
