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.

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A super Lua no perigeo de 19 de março de 2011

DEFINIÇÕES: Perigeo é o ponto da órbita da Lua que tem a menor distância à Terra. Apogeo é o ponto de maior distância. Estes nomes estão associados à órbita elíptica de dois corpos sob atração gravitacional.

Neste sábado a Lua vai ter um dos menores perigeos. O efeito visual vai ser interessante pois esse perigeo coincide com a fase de Lua cheia, mas não vai deixar ninguém cego: A intensidade luminosa dessa Lua será da ordem de 30% maior do que a da Lua cheia no apogeo. Considerando que a gente não tem padrão imediato de comparação dessa Lua cheia com a  do mês passado e que a gente tem um ajuste logaritmo de visão, só os mais sensíveis vão perceber que a Lua vai aparecer maior (em tamanho angular, pois está mais próxima) e mais luminosa.

O fenômeno das marés altas serão mais intensas também. Novamente, não é nada de inundar cidades à beira-mar. Por exemplo, no porto de Natal no Rio Grande do Norte, no sábado de manhã (9h53min) o nível da maré baixa vai ser zero, e à tarde (16h30min) a maré alta vai ter 2,7 metros. Veja estes dados na Tabela de Previsão de Marés.

Não entendo muito bem o frenesi provocado por algumas efemérides astronômicas que não são tão especiais assim. Da minha parte eu acho tudo muito interessante. Veja na lista abaixo as menores distâncias da Lua nos últimos 10 anos, para mostrar que ela varia todo ano, um pouco mais, um pouco menos (os menores perigeos em um ano podem ser em fase de lua cheia ou lua nova). Na lista abaixo consta o ano, mês, dia, horário, distância e fase da lua:

  • 2001 Fev  7 22:20 356.852 km cheia
  • 2002 Fev 27 19:48 356.897 km cheia
  • 2003 Nov 23 23:15 356.811 km  nova
  • 2004 Jun  3 13:11 357.248 km cheia
  • 2005 Jan 10 10:08 356.571 km  nova
  • 2006 Fev 27 20:28 356.884 km  nova
  • 2007 Out 26 11:52 356.754 km cheia
  • 2008 Dez 12 21:38 356.567 km cheia
  • 2009 Jul 21 20:17 357.464 km nova
  • 2010 Jan 30  9:04 356.592 km cheia
  • 2011 Mar 19 19:10 356.577 km cheia
  • 2012 Mai  6  3:34 356.953 km cheia

Incluí a previsão para 2012 pois pode ser a última antes do fim (sic).  Estes dados estão disponíveis na calculadora de perigeos e apogeos.

O movimento da Lua deve ser entendido no contexto da interação gravitacional de três corpos (Sol, Terra e Lua). Não é um movimento simples, mas em média, em excelente aproximação, a Lua tem uma órbita elíptica. A diferença entre o menor perigeo deste ano de 2011 e o próximo, de maio de 2012 ,é de 953-577 km = 376 km. Esta diferença em proporção é de apenas 0,1%.

Considero mais interessante a variação da distância em um único ano. Isto é o maior apogeu da Lua neste ano de 2011 vai ocorrer em Abr  2  9:01  406.655 km nova. Assim a diferença entre o menor perigeo e o maior apogeo é de 50.078 km que dá uma diferença proporcional de 14%.

Lua perto e Lua longe
Comparação da Lua no apogeo e no perigeo

Read more at Inconstant Moon (in english).

Chuvas de estrelas – meteoros

Na madrugada da sexta-feira 13 de Agosto de 2010, tivemos um pequeno espetáculo de meteoros, para afastar qualquer supertição pessimista e macabra da sexta-feira 13 de Agosto. Eu estimo (eu não estava acordado)  com base nos dados e modelos atuais que no sudeste sem nuvens um madrugante pode  observar uma dúzia de rastros dos meteoros. O pico de choque destes objetos com a atmosfera terrestre deve ter sido de 10 eventos na hora antes do nascer do Sol.

Os moradores do hemisfério Norte tiveram um show com uma ordem de magnitude maior. Devem ter tido pico de 70 eventos em uma hora.

Quem já teve a oportunidade, e a frustração, de ver um rastro no céu sabe que é algo rápido. “Olha ali. O que, onde? Já passou!” A dica para esta ocasião era olhar pro norte ao final da madrugada antes do amanhecer.

O fotógrafo do Reino Unido disponibilizou a seguinte foto de uma “estrela cadente”

13 - August - 2010 -- Shooting Star

Saiba mais sobre os meteoros no CosmoBrain

Veja também a compilação da W1TV

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

Omega Centauri em detalhe

O telescópio satélite Hubble foi recondicionado e há novas imagens de tirar o fôlego de astrônomos profissionais e amadores. Veja por exemplo a quantidade de detalhes do aglomerado Omega Centauri:

Aglomerado de estrelas Omega Centauri

São estimadas 100 mil estrelas no núcleo relativamente denso deste aglomerado que está a 16 mil anos-luz daqui.

Neste aglomerados vemos estrelas de todas as idades.

  • A estrelas amarelas claras são do tipo do nosso Sol, jovens adultas que queimam hidrogênio.
  • As estrelas amarelas alaranjadas são mais velhas, estão se esfriando.
  • As estrelas vermelhas são mais velhas ainda e são gigantes.
  • As estrelas azuis são mais velhas ainda, mais densas e já queimam hélio.
  • Depois disto, na sequência de idades, vêm as estrelas anãs brancas que já estão acabando até o hélio.

Agora imagine um planeta em torno de uma destas estrelas. Se a distâncias estiverem apropriadas para a vida, podemos invejar as noites neste planeta fictício que teria um céu noturno 100 vezes mais brilhante que as nossas noites pela relativa proximidade e densidade de estrelas vizinhas.

Por outro lado a dinâmica atmosférica em um planeta destes não seria trivial dada a provável variação de radiação estelar que certamente teria impacto no clima. Enfim. Só podemos imaginar e fazer modelos para um cenário destes. E não custa sonhar …

Obrigado Hublle, mais uma vez.

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.