O documento discute conceitos fundamentais de astronomia, incluindo escalas de distância e dimensão no universo. Ele apresenta um guia de 13 passos que aumenta progressivamente a escala de distância por um fator de 100 a cada passo, começando com objetos do tamanho de uma pessoa e terminando com aglomerados de galáxias a centenas de milhões de anos-luz de distância. O documento também explica unidades astronômicas comuns como ano-luz e parsec.

1. PIBID 2 – FÍSICA/UEL
GILBERTO C. SANZOVO
UEL/Departamento de Física

2. ASTROFÍSICA
Partículas Elementares (m ~ 10-27 g)
 Superaglomerados de Galáxias (m ~ 1053 g).
Ordens de Grandeza  não usuais  massas, dimensões e
distâncias muito diferentes daquelas que estamos
acostumados no nosso cotidiano
Aula  Conceitos Gerais

3. DIMENSÕES
DIMENSÕES
DIMENSÕES
DIMENSÕES
DIMENSÕES
DIMENSÕES
DIMENSÕES

8. DISTÂNCIAS
DISTÂNCIAS
DISTÂNCIAS
DISTÂNCIAS
DISTÂNCIAS
DISTÂNCIAS
DISTÂNCIAS

9. Medidas em termos do tempo em que a radiação leva para alcançar os
nossos telescópios.
Sol  ~ 8 min
Plutão  ~ 5h30min
 Centauri (Centaurus)  ~ 4 anos.
• Grande Nuvem de Magalhães  ~ 450.000 anos (os fótons de luz
iniciaram sua jornada em direção à Terra quando o homem
primitivo ainda habitava na Europa).

10. ANO-LUZ (AL) E UNIDADE ASTRONÔMICA (UA)
O ano-luz (al) é a distância percorrida pela luz (no vácuo) em um ano
 1 AL = c x 1 ano (s) = 2,9979x10 5 km/s x 3,1557x107 s
1 AL = 9,46x1012 km
(9,46 mil bilhões de quilômetros)
 Centauri  d ~ 38 mil bilhões de quilômetros
1 UA ~ 150.000.000 km (distância Média Terra-Sol)
PARSEC (pc)
 distância de um objeto (ou estrela) cuja paralaxe vale 1”
1 pc = 3,26 AL = 3,08x1013 km
(30,8 mil bilhões de quilômetros)

12. CRATERA VICTORIA (MARTE) [FONTE: OPPORTUNITY/NASA]

15. (Escala de) DISTÂNCIAS EM ASTRONOMIA
• 12.756 km  diâmetro equatorial da Terra  Temos apenas uma
pequena noção do que representa essa dimensão.
• Quão grande é uma estrela? 1.500.000 km de diâmetro ? (essa é a
dimensão do Sol, uma estrela anã)  não temos noção do que
isso representa pois estamos acostumados apenas com
as dimensões que nos cercam.
• Compreensão das dimensões astronômicas  escala de distância
• Escala dos corpos astronômicos  13 passos (ou imagens), cada qual
separados por um fator 100 na escala de distância.

16. Passo 1  Uma pessoa lendo, em um banco de jardim. Imagem mostra uma
extensão de ~ 16 m.

17. Passo 2  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Vê-se o
jardim , que faz parte do campus da Universidade da Pensilvânia .

18. Passo 3  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Vê-se a cidade
através dessa imagem em infravermelho da NASA.

19. Passo 4  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Vê-se , nessa
imagem da NASA, a Terra , com seus 12.756 km de extensão equatorial.

20. Passo 5  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100; ou seja, estamos
visualizando uma região com 1.600.000 km de extensão. A Lua, com ¼ da dimensão
da Terra, localiza-se em uma órbita de cerca de 384.000 km do nosso planeta.

21. Passo 6 Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Nesse diagrama, a Terra,
a Lua (e sua órbita) estão marcadas pela seta. Vênus possui dimensão parecida com a da Terra;
Mercúrio é um pouco menor que a Lua. Cabem 109 Terras no interior do Sol. O diagrama
cobre 160.000.000 km (1.6 x 108 km)

22. Passo 7  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Nesse
diagrama, vemos todo o Sistema Planetário Solar; ou seja, o campo de visão
desse diagrama é 1 trilhão de vezes maior que a primeira imagem.

23. Passo 8  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Nesse diagrama, todo o
Sistema Solar aparece no quadrado apontado no centro dessa imagem. A única estrela próxima
é o Sol, a 11.000 UA de distância. As estrelas são separadas, em média, por distâncias
com cerca de 10 vezes maiores .

24. Passo 9  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. O campo de
visão mostra um diâmetro de cerca de 1.000.000 UA, onde vemos algumas estrelas
próximas ao Sol. Definimos nova unidade de distância: o ano-luz ~ 63.000 UA ou ~
1013 km. Nessa nova unidade de distância, Próxima Centauri está a 4,2 al de
distância ou, em outras palavras, a luz de Próxima Centauri leva 4,2 anos

25. Passo 10  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. O campo de visão tem um
diâmetro de cerca de 1.700 al, mostrando um campo de visada com milhares de estrelas.

26. Passo 11  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. O campo de
visão mostra a Via Láctea, com cerca de 100.000 al de diâmetro e cerca de 100
bilhões de estrelas.

27. M31 (Andromedae) – A GIGANTE DO GL (HST/NASA)

28. Passo 12  Nova expansão com fator 100. Nesse campo de visão, com 17 milhões de
anos-luz, cada ponto representa uma galáxia do chamado “Grupo Local de Galáxias”.

29. Passo 13  Imagem anterior distanciada (ou aumentada) por um fator 100. Nessa
imagem (Superaglomerado de Galáxias), com diâmetro de cerca de 1.700
milhões de al, cada ponto representa uma galáxia.

30. O UNIVERSO CONHECIDO NO LIMITE DE 200-250 MILHÕES DE AL

31. AGLOMERADO DE GALÁXIAS EM VIRGO

32. DEFINIÇÕES IMPORTANTES
• Sabemos do movimento de rotação da Terra em torno de seu eixo
(24 h) e da sua revolução em torno do Sol (365,25 d).
• Movimento dos objetos no Céu  consideramos a Terra fixa, no
centro do Universo e observamos os objetos (estrelas, lua,
planetas e cometas) movendo-se em relação a nós.
• Objetos  atados a uma esfera negra e gigantesca, centrada na
Terra  a Esfera Celeste.
• Extensão dos pólos norte e sul da Terra na esfera celeste  Pólo
Norte Celeste (PNC) e Pólo Sul Celeste (PSC), respectivamente.
Equador Celeste  grande círculo sobre a Esfera Celeste que
forma 90o com os pólos celestes.

33. Terra  movimento de rotação (de oeste p/ leste)
 dia e noite

34. Terra  movimento de precessão

35. Terra  movimento de translação  365,25 dias

36. A Esfera Celeste [ J. Waxman, in “A Workbook for Astronomy”,
Cambridge, 1984]

37. MOVIMENTO DOS ASTROS
• Nossa localização na Terra  Londrina [Latitude = 23o S;
Longitude = 51o O (de Greenwich); altitude = 608 m (nas
proximidades da catedral)].
Movimento dos objetos no Céu  nascem a Leste e se põem a
Oeste  movimento diurno  reflexo do movimento
de rotação da Terra (O  L)
• Nossa referência  Pólo Sul  observamos os objetos
circumpolares  descrevem uma circunferência completa,
no sentido horário, centrada no Pólo Celeste Sul (PCS).
• Nova referência agora  Pólo Norte  observamos os objetos
circumpolares com movimentos no sentido horário, centrados
no Pólo Celeste Norte (PCN).

38. • Referência  Equador  todas os objetos nascem e se põem,
ficando 12 h acima do horizonte e 12 horas abaixo dele
•  descrevem arcos perpendiculares ao horizonte
 todas os objetos do céu austral e boreal
podem ser vistos ao longo do ano.
Movimento dos astros em diferentes latitudes [Fonte: Kepler & Saraiva, in
“Introdução à Astronomia & Astrofísica, Edusp, 2003]

39. Imagem de longa-exposição mostrando (a) movimento das estrelas circumpolares e
(b) movimento das estrelas com latitudes intermediárias. [Fonte: Ferreira e
de Almeida, “ Introdução à Astronomia e às Observações
Astronómicas”, Plátano Editora, Lisboa, 2004]

40. Sistema de Coordenadas Geográficas
• Longitude (l)  ângulo medido ao longo do equador da Terra,
com origem no meridiano de Greenwich e extremidade no
meridiano local. Varia de 0o a 180o para Leste (-)
ou oeste (+) de Greenwich.
- 180o (Leste) ≤ l ≤ + 180o (Oeste)
ou (hora local de Greenwich)
- 12 h (Oeste) ≤ l ≤ + 12 h (Leste)
• Latitude (f)  ângulo medido ao longo do meridiano local, com
origem no equador. Varia entre - 90o (latitudes no Hemisfério
Sul) e + 90o , para latitudes no Hemisfério Norte.
- 90o (S) ≤ f ≤ + 90o (N)

41. Paralelos & Meridianos

42. Sistema de Coordenadas Geográficas

43. POSIÇÕES CARACTERÍSTICAS DO SOL (no Ano)
Sol  4 posições características na Eclíptica:
~ 21 de março  Sol cruza o equador celeste, indo do Hemisfério
Sul para o Hemisfério Norte.
 S = 0h ;  dS = 0o;  Dia e Noite duram 12 h em toda a Terra
Pólos  24 h de crepúsculo.
 Equinócio de outono no Hemisfério Sul e de Primavera no HN.
~ 21 de junho  Sol em máxima declinação norte incidindo sobre o
Trópico de Câncer
 S = 6h ;  dS = +23,5o (N)
 Dia mais curto no HS e mais longo no HN
Pólo Sul  Sol sempre abaixo do horizonte; no Pólo Norte, Sol
sempre acima do horizonte.
 Solstício de inverno (Hemisfério Sul) e de Verão (HN)

44. ~ 21 de setembro  Sol cruza o equador celeste, indo do Hemisfério
Norte para o Hemisfério Sul.
 S = 12h ;  dS = 0o;  Dia e Noite duram 12 h em toda a
Terra.
Pólos  24 h de crepúsculo.
 Equinócio de primavera no Hemisfério Sul.
 Equinócio de outono no Hemisfério Norte.
~ 22 de dezembro  Sol em máxima declinação sul incidindo sobre o
Trópico de Capricórnio na Terra.
 S = 18h ;  dS = -23,5o (S)
 Dia mais longo do ano no HS e mais curto no HN
Pólo Sul  Sol sempre acima do horizonte; no Pólo Norte, Sol
sempre abaixo do horizonte.
 Solstício de verão (Hemisfério Sul)
 Solstício de inverno (Hemisfério Norte).

45. A ECLÍPTICA
Eclíptica. [ J. Waxman, in “A Workbook for Astronomy”, Cambridge, 1984]

46. SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS
Ascensão Reta ()  ângulo medido sobre o equador celeste, com
origem no Ponto Vernal (Ponto g) e término no meridiano
do objeto.  varia entre 0 h e 24 h.
Ponto Vernal (ou Ponto g)  ponto no Equador Celeste
ocupado pelo Sol quando passa do HCS para o HCN
(Equinócio de outono no HCS; ~ 22 de março)
Declinação (d)  ângulo medido sobre o meridiano do objeto, com
origem no Equador Celeste e término no astro. d varia desde
-90o até +90o .
d é positiva para objetos situados no HCN e negativa
para objetos do HCS.

47. Sistema Equatorial de Coordenadas
0 ≤  (h) ≤ 24
-90 ≤ d (o) ≤ +90

48. ÂNGULOS E UNIDADES
Em Astronomia (Física), há 2 sistemas angulares importantes:
 A primeira unidade angular importante é o radiano.
Por definição, um círculo contém (2p) rad.
Isso significa que 1 radiano contempla 57,3o.
Cada grau tem 60´ (minutos de arco), e cada ´(minuto de arco)
contempla 60 “ (segundos de arco).  1 rad = 2,063x105 “
 A hora (h) é outra importante unidade angular.
Por definição, um círculo pode ser dividido em 24 h.
Cada hora (h) tem 60min (minutos de tempo), e cada
min (minuto de tempo) contempla 60s (segundos
de tempo).
Ex.: velocidade aparente angular do Sol  360o/24 h = 15o/h
IMPORTANTE  1min (1/60 de 1 h) ≠ 1´ (1/60 de grau)

52. Usando mapas estelares, identificar a estrela e a
constelação associada:
Objeto  d Estrela Constelação
h m O
1 6 43 -17 Sirius Cão Maior
2 22 56 -30
3 7 37 05
4 19 29 28
5 5 14 46
6 18 36 39
7 2 17 -03
8 16 27 -26
9 1 57 89
10 12 52 56
11 5 13 -08
12 5 46 -10
13 20 40 45
14 7 43 28
15 13 22 55
16 5 53 07
17 11 00 57

53. Usando mapas estelares, encontrar as coordenadas
(aproximadas) das seguintes estrelas:
Objeto Estrela Constelação  d
h m O
1 Aldebaran Touro
2 Algol Perseus
3 Alkaid Ursa Maior
4 Altair Aquila
5 Bellatrix Orion
6 Canopus Carina
7 Castor Gemeos
8 Dubhe Ursa Maior
9 Regulus Leão
10 Spica Virgem

54. FINAL
DA
SEGUNDA AULA
(PRIMEIRA PARTE)