Arquivo da categoria: Astronomia

Padrões, Simetrias, Regularidades: Coincidências?

Ao colocar as minhas leituras em dia, encontrei dois trabalhos que têm aspectos matemáticos em comum:

O trabalho publicado na Nature trata de um grupo de galáxias menores que orbitam a nossa vizinha galáxia Andromeda.

Andromeda

Andrômeda

O segundo trabalho publicado na PRL trata do tamanho das folhas de árvores altas.

Tamanho das folhas de árvores altas

Folhas de árvores altas

Em ambos os trabalhos, os pesquisadores perceberam alguns padrões numéricos.

No trabalho de Astronomia os pesquisadores perceberam um subconjunto das galáxias satélites que apresentam os mesmo sentido de rotação que a galáxia central à Andrômeda. Essa percepção não foi visual e sim obtida após um tratamento numérico dos dados observados. Quem desenvolveu ou rodou os programas de computadores para chegar a essa conclusão tem apenas 15 anos e ainda está no Ensino Médio – ele é filho do autor principal, Rodrigo Ibata.

No trabalho de Física Matemática aplicada à Botânica, os pesquisadores perceberam que os tamanhos das folhas de árvores menores variam bem menos do que os de árvores mais altas.  A partir dessas observações de correlação de tamanho de folhas e alturas de árvores, os físicos desenvolveram um modelo Físico Matemático que explica razoavelmente bem a limitação observada no tamanho das folhas.

Moral da história: esses padrões numéricos observados levaram a novos entendimentos nos seus respectivos campos. Não foram apenas coincidências.

Equinócio e a menor sombra ao meio dia local

Em março e setembro acontecem os equinócios, dias nos quais o eixo de rotação da terra é perpendicular ao plano de sua órbita em torno do Sol e ambos os hemisférios Sul e Norte recebem a luz solar igualmente.

Nestes dias de equinócio  o Sol nasce e se põe exatamente no Leste e no Oeste, respectivamente, e o seu ponto mais alto no céu vai proporcionar a menor sombra possível de objetos verticais. No Equador, não haverá sombra alguma ao meio dia destes dias. Observe no entanto que estou mencionando o meio dia local, não necessariamente 12h do relógio.

Sombra de uma placa no equinócio de Março em Campinas, Brasil

Sombra de uma placa no equinócio de Março em Campinas, Brasil

Eu acompanhei a sombra da placa da foto ao lado, localizada em 22o 49´6´´ Sul e 47o 4´8´´ em torno das 12h de 20 de Março de 2010. A menor sombra ocorreu às 12h15m aproximadamente.

A minha observação não primou pela precisão. Para marcar a sombra do canto esquerdo superior usei algumas amêndoas de uma árvore. Veja a foto abaixo. No entanto foi suficiente para confirmar as diferenças entre os horários padronizados geeopoliticamente e os momentos definidos astronomicamente. Quero dizer, nós usamos os horários de um dos 24 fusos com os quais dividimos a Terra para a nossa conveniência e não mais  algum tipo de relógio do Sol. Veja artigo e seus comentários no blog Querido Leitor.

Existe outro fator que contribui para a diferença nas medidas do tempo e pode ser melhor explicada pelo fenômeno dos Analemas. Em resumo é o seguinte: Consideramos um dia Solar, o tempo para a Terra dar uma volta em torno de seu eixo de rotação de forma e “ver” o Sol novamente na mesma direção. Acontece que a Terra orbita em torno do Sol com velocidade que não é exatamente constante. Isto implica alguns dias do ano serem mais curtos e outros mais longos do que as 24h, que é o valor médio. Note que, a velocidade angular da Terra em relação ao seu eixo de rotação é constante [1],  mas o ponto de referência [relativa]  para considerarmos a volta completa muda ao longo do ano. Os astrônomos entendem esta diferença e corrigem seus relógios solares com os demais relógios usando a equação do tempo.

Marcação da sombra da ponta da placa

Marcação da sombra da ponta da placa

Pela configuração geométrica da Terra e dos raios Solares paralelos concluímos que  a medida da menor sombra nos dias de equinócio pode nos fornecer a latitude do local, isto é, quão afastados estamos do equador. Basta calcular o arco tangente do triângulo retângulo como indicado na ilustração abaixo. A tangente é obtida pela razão do comprimento da sombra, cateto oposto, pela altura da placa, cateto adjacente.

Latitude de Campinas pela sombra no equinócio

Latitude de Campinas pela sombra no equinócio

Se as nuvens não atrapalharem podemos então marcar a sombra dos objetos verticais e inferir a latitude.

Os dias de equinócio são também os dias nos quais os tempos sob a luz solar (dia) e na sua sombra (noite)  são aproximadamente iguais. Não é exatamente 12h de dia e 12h de noite mesmas razões dos Analemas.

Além disto a observação e marcação do nascer e por de sol não é simples e jamais devemos olhar diretamente para o Sol sob risco de danos à nossa retina ocular. Os astrônomos têm definições mais precisas e já tabularam os horários de nascer e por do Sol, dependendo da localização no globo terrestre (e usando o fuso adotado). Assim, em Campinas, SP, Brasil, hoje, 20 de março de 2010, o Sol nasceu às 6h12m e se pôs às 18h20m. Mas existe o “lusco-fusco”  da madrugada e da noitinha que tem o nome de crepúsculo. O crepúsculo civil que aconteceram às 5h49m e 18h42m. Mais ainda – o primeiro e o último momentos de luminosidade ocorreram às 5h10m e 19h22m. Por definição nestes momentos o Sol está 15o abaixo do horizonte, mas já conseguimos, mesmo a olho nu, perceber alguma luminosidade na atmosfera e o crepúsculo civil é definido com o Sol a 6o abaixo do horizonte, que são os momentos preferidos para fotos do céu.

Estas observações exigem um pouco de paciência, mas é rica em história, matemática, física, geografia e astronomia. Os professores pode desenvolver atividades com este assunto, mesmo que  o dia da aula-atividade não seja exatamente nos dias do equinócio. Alguns dias a mais ou a menos vão fornecer diferenças menores que os erros de medida com os instrumentos simples como régua e transferidor.

Por que a crença em alienígenas?

O artigo “Por que a crença em alienígenas?” publicado na revista on-line ComCiência resume parte da dissertação de Mestrado de Rodolpho dos Santos que apresenta várias razões para as crenças populares em discos voadores ou OVNIs. Muito bom.

O artigo finaliza com uma forte recomendação, feita originalmente pelo do astrônomo Steven Dick à comunidade científica, sobre a importância de esclarecer o público leigo em geral sobre os fenômenos astronômicos ou atmosféricos e sobre o rigor do método científico.

Quem dera  tivéssemos mais redatores, escritores, roteiristas e diretores com mais conteúdos e menos crenças.

Imagem de filme famoso que trata de extra-terrestre

Imagem de filme famoso que trata de extra-terrestre

A atração de Júpiter, as crateras e os asteróides

No mês passado Júpiter captou um objeto e foi a atração da comunidade de astrônomos amadores, pois quem primeiro viu foi um amador. Assim que ele avisou a comunidade, o telescópio profissional captou as imagens abaixo com mais detalhes (clique para ampliar).
Impacto em Júpiter e a imagem da Terra para comparação
Impacto em Júpiter em detalhe
Credit: Paul Kalas (UCB), Michael Fitzgerald (LLNL/UCLA), Franck Marchis (SETI Institute/UCB), James Graham (UCB)

Este mês Júpiter chama a atenção por estar em oposição, isto é, o Sol a Terra e Júpiter estão quase alinhados, o que aumenta o seu brilho aparente pois está mais próximo da gente do que em outras épocas da nossas órbitas relativas.

stellarium-025

Para ver Júpiter até o fim deste mês, não tem erro. Vai ser um dos pontos mais brilhantes do Céu. Vai sair do lado Leste no início da noite e vai brilhar até a madrugada. Quem tiver céu claro e um pequeno telescópio destes em promoção nas lojas de óculos, pode ver o planeta e as suas luas principais, como nas ilustrações acima.

É interessante perceber que os planetas e seus satélites têm sido atingidos por pequenos objetos ao longo de todos os tempos. Basta observar as crateras da Lua.

Crateras da Lua. Histórico de impactos.

Crateras da Lua. Histórico de impactos.

Aliás, alguns astrônomos já conseguiram pegar o momento de impacto de alguns objetos na Lua, onde levanta poeira e parece uma pequena explosão.

Explosões recentes na Lua indicam impacto de pequenos objetos.

Explosões recentes na Lua indicam impacto de pequenos objetos.

Nesta semana a nave de exploração de Marte enviou imagens com a maior qualidade possível (visão oblíqua com sombras ajudam na visão de profundidade) da cratera Vitória:

Cratera Vitória de Marte

Cratera Vitória de Marte

Na Terra identificamos várias crateras, como no Arizona:

Cratera no Arizona

Cratera no Arizona

A pergunta que não se cala. Com que freqüência estes choques violentos acontecem. Estamos ameaçados? Sim, mas tem alguns estudiosos rastreando os pequenos objetos que podem cruzar a órbita terrestre para anteciparem algum desastre. Notem que isto não é fácil, pois o asteróide que atingiu Júpiter não tinha sido avistado antes da colisão com o super planeta. Alguns asteróides são pequenos e escuros para serem vistos, e mesmo assim, podem causar estragos.

Por enquanto, se um asteróide ou cometa estiver em rota de colisão com a Terra, a melhor estratégia é viajar para o outro lugar em que o impacto não cause danos. Para isto, o local do impacto deve ser calculado com bastante precisão e antecedência (semanas ou meses).

[updated]A atração gravitacional de Júpiter tem um papel importante de proteção para a Terra para asteróides ou cometas vindo de longe, das núvens de Oort, mas para os asteróides do cinturão de Kuilbert, a atração de Júpiter nãos nos protege, muito pelo contrário, vide a nossa Lua e Marte.

Não há razão para paranóias,  pelo contrário, isto tudo é muito fascinante.

Apollo 11: Missão cumprida há 40 anos

Apollo 11 logo

Apollo 11 logo

O programa Apollo dos Estados Unidos começou em 1961 no governo Kennedy, democrata e terminou em 1973 no governo Nixon, republicano. Foram 17 missões, quase todas elas bem sucedidas em um contexto de uma corrida espacial e guerra fria com a União Soviética.

Hoje comemoramos os 40 anos da décima primeira missão na qual dois homens pousaram e pisaram na Lua pela primeira vez.

Para refazer a viagem que os astronautas fizeram veja a animação do Kennedy Museum.

Este ano comemoramos também os 400 anos em que Galileo olhou para a Lua com mais detalhes, mas ao ser humano não basta ver com os olhos (sic) ou mesmo com auxílio de lunetas e telescópios. Tem que pegar com as próprias mãos se possível. E por isto o homem foi, pousou e pisou na Lua e da lá trouxe uns 20 kg de amostras para que pudéssemos contemplar com as nossas própias mãos.

Veja a foto do local do pouso do módulo Eagle:

Local de pouso da Eagle do Apollo 11

Local de pouso da Eagle do Apollo 11

Atualmente os cientistas querem conhecer mais detalhes ainda da Lua com satélites artificiais que têm coletado muitos dados do nosso grande satélite natural. Por exemplo, quais são as variações do campo gravitacional lunar (que é menos intenso que o terrestre). Veja a ilustração:

Variações do campo gravitacional lunar

Variações do campo gravitacional lunar

Estas variações do campo gravitacional são indicativos de composições não homogênea da Lua.

Tudo indica que outras viagens tripuladas à Lua vão acontecer novamente, talvez como ponto de apoio para uma viagem ainda mais ousada, mas plenamente possível atualmente: pisar em Marte.

Quem viver, verá.

Mais luzes das estrelas, menos poluição luminosa

Queremos ver mais estrelas e desperdiçar menos energia elétrica.

Veja o vídeo abaixo com imagens de satélites. [editado por J Richards]. As luzes das cidades estão chegando ao espaço. Pra quê? Além de muitos recursos desperdiçados, as noites das cidades ficam poluídas e não podemos ver as luzes das estrelas.

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Reproduzo abaixo o excelente artigo:

O direito à escuridão noturna

Combater a poluição luminosa ― um malefício para a economia, o ambiente e a astrofísica― é mais simples do que se pensa

Augusto Damineli Edição Online – 15/06/2009

© C. Mayhew & R. Simmon (NASA/GSFC), NOAA/ NGDC, DMSP Digital Archive

A poluição luminosa tem sido negligenciada pelo poder público e pelos ambientalistas. Os astrônomos têm lutado contra ela há mais de um século, sem muito sucesso. Ela traz 3 malefícios: desperdício econômico, impacto negativo sobre a fauna noturna e apagamento dos astros. Seu combate é mais simples do que para os outros tipos de poluição.

As fotos de satélites (ao lado) mostram manchas luminosas que definem perfeitamente as zonas urbanas, indicando que parte significativa da luz noturna é lançada acima do horizonte. As avaliações feitas nos Estados Unidos contabilizam que 30%  da iluminação pública é desperdiçada dessa forma, num montante de US$ 2 bilhões anuais. Esse padrão se repete em todo o resto do globo terrestre, resultando em dezenas de bilhões de dólares literalmente jogados ao espaço. Só esse fato mereceria uma racionalização da iluminação pública. Mas existem outras razões importantes: ninguém ganha nada com esse desperdício, o contribuinte paga a conta em dinheiro, o meio ambiente perde muitas vidas e nós perdemos o acesso a incríveis laboratórios de física disponíveis no Universo.

O remédio é simples: iluminar só onde é necessário para movimentação noturna. A luz que escapa na linha do horizonte ou acima dele traz dois problemas. Além de gerar uma conta a ser paga pelo contribuinte, ofusca os transeuntes, diminuindo a visibilidade dos alvos que se queria iluminar. Direcionar a luz para o chão num ângulo adequado permitiria visualizar bem o ambiente com lâmpadas de potência muito menor.  Para a iluminação pública, existe um tipo de luminária desenhada para isso, a full cutoff, que, infelizmente ainda não é usada amplamente. Um tipo muito utilizado traz a lâmpada encapsulada num recipiente de alumínio, coberta por um vidro prismático, que refrata a luz para ângulos muito abertos, de modo que parte da luz atinge a linha do horizonte. Existem formatos muitos piores em que a luz é lançada em todas as direções. Na figura apresentamos os 4 tipos básicos:

Uma boa política de iluminação pública seria parar de instalar luminárias inadequadas, usando sempre as full cutoff, substituir as péssimas e corrigir as ruins. A correção pode ser bastante simples, usando uma cinta de alumínio de 12 centímetros na borda inferior da luminária, como demonstrado pelo astrônomo amador José Carlos Diniz em sua casa de campo num  condomínio em Nova Friburgo (RJ), reposicionando o braço de sustentação da luminára para um ângulo mais próximo da horizontal.

Não é raro ver luminárias com arquitetura correta, mas colocadas em postes muito altos, iluminando a copa das árvores. Um triplo problema: prejudicar os seres que habitam essas árvores, deixar de iluminar os cidadãos que transitam debaixo delas e gerar uma conta que estamos pagando. Algumas lâmpadas emitem um espectro luminoso inadequado, como as de mercúrio, que têm uma linha espectral na faixa violeta quase invisível ao olho humano, mas que atrai fortemente pernilongos e outros insetos.

No caso do céu noturno, há uma contradição: o mesmo progresso que possibilita a detecção de astros cada vez mais fracos ilumina o fundo do céu e impede que eles sejam acessados. Cerca de um quarto da humanidade já não vê mais a Via Láctea. Ela é um patrimônio da humanidade e precisa ser preservada para a posteridade. Em alguns lugares, como no Chile, o astroturismo atrai visitantes de todo o mundo. Além desse país, os Estados Unidos, a Espanha, a Itália e a República Tcheca adotam normas de controle de poluição luminosa. No hemisfério Sul, a Via Láctea é um espetáculo sem igual nas noites de inverno. A rede de pesquisadores e astrônomos amadores que promove o Ano Internacional da Astrofísica 2009 está promovendo maratonas de observação da Via Láctea e avaliação, pela população, do impacto da poluição luminosa. Para conhecer as atividades desse programa, visite o site www.astronomia2009.org.br . Nas férias de julho, as noites sem luar são especialmente favoráveis à observação da Via Láctea, pois muitas crianças vão para locais fora das grandes cidades. Só falta os adultos fazerem seu papel e as convidarem para contemplar esse magnífico espetáculo.

A iluminação irracional causa baixas na fauna noturna. Uma grande parte das espécies se adaptou à escuridão e necessita dela para se alimentar, se acasalar e se movimentar. A claridade produzida pela iluminação de monumentos públicos e plataformas de petróleo desorienta as aves migratórias. Insetos das florestas são atraídos para ambientes urbanos, morrendo aos montes ou se adaptando e passando a se alimentar das pessoas, transmitindo doenças. Nossos próprios antepassados mamíferos eram animais noturnos, no tempo dos dinossauros, usando o manto protetor da escuridão para se proteger dos predadores. A iluminação noturna invade esse ambiente e desaloja seus habitantes de modo análogo à derrubada das florestas.

No ritmo em que a iluminação irracional cresce, em pouco tempo não haverá mais noite escura na Terra. Isso será uma transgressão irreparável ao direito das espécies que se adaptaram à escuridão noturna e dos cidadãos que se dedicam a estudar e a contemplar o céu. Participe das atividades na “Maratona da Via Láctea”, centradas na fase de lua nova, nos meses de junho, julho, agosto e setembro.

Como você vê a Via Láctea na sua cidade?

Para mais informações:

Rede AIA2009
Dark Skies Awareness (IYA2009)
International Dark-Sky Association
Excelentes reportagens  na revista National Geographic
Cerro Tololo Interamerican Observatory
Odilon Simões Corrêa:
Roberto Silvestre
José Carlos Diniz