Introdução à Astronomia para Olimpíadas Científicas - PDF

Rapadura Cósmica Fase 1 Introdução Astronomia para Olimpíadas Científicas Bismark Mesquita Olá! Eu me chamo Bismark Mesquita, sou criador do Canal Rapadura Cósmica, no YouTube. Após conquistar meus próprios objetivos, ganhando medal...

Rapadura Cósmica Fase 1 Introdução Astronomia para Olimpíadas Científicas Bismark Mesquita Olá! Eu me chamo Bismark Mesquita, sou criador do Canal Rapadura Cósmica, no YouTube. Após conquistar meus próprios objetivos, ganhando medalhas em olimpíadas nacionais e internacionais de astronomia, eu me dedico cada vez mais a ajudar pessoas que sonham em alcançar esses mesmos resultados, por isso estou aqui com você! Fico muito feliz em estar te acompanhando na sua jornada para se tornar um medalhista nas olimpíadas de astronomia. Eu que já estive no seu lugar sei bem como é passar por todo o processo de preparação, mas olha, também sei que você está no caminho certo! Ter conhecimento sobre os assuntos da própria olimpíada é muito importante, por isso, produzi essa apostila com muito carinho ❤️ Nesse material nós vamos estudar sobre muitos conceitos que são cobrados em olimpíadas de astronomia e também vamos aprender sobre astronomia amadora. É interessante que ao longo dos seus estudos você faça uma conciliação entre teoria e prática, por isso, sempre faça os exercícios das apostilas de questões e pratique astronomia no seu dia a dia. Bons estudos!  Sumário Capítulo 1 – O que é a Astronomia?................................................................................. Página 5 Introdução Astronomia Astronomia x Astrologia Capítulo 2 – O Céu.......................................................................................................... Página 7 Capítulo 3 – Corpos Celestes.......................................................................................... Página 9 Estrelas Planetas Aglomerados Estelares Nebulosas Capítulo 4 – Matemática na OBA................................................................................... Página 15 Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica 4  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Capítulo 1 O que é a Astronomia? Introdução Fala Astrônomos! Eu sou o Bismark Mesquita e essa é a nossa primeira aula do curso Astronomia para Olimpíadas, feito pra você que quer aprender sobre essa ciência maravilhosa e também conquistar várias medalhas nas olimpíadas de astronomia. Mas o que seria essa tão falada “Astronomia”? Muitas pessoas podem não saber ao certo do que se trata essa ciência e é sobre isso que nós vamos falar agora. A Astronomia é a ciência que estuda os corpos celestes, como Estrelas, Planetas, Galáxias, Buracos Negros e o Universo afora, como um todo. Sendo considerada a mãe de todas as ciências. Até mesmo culturas pré-históricas deixaram registros de estudo do céu. Astronomia No início de tudo a Astronomia envolvia apenas a observação do Céu e a previsão da posição dos objetos vistos nele. Vamos nos imaginar a milhares de anos atrás, quando não havia tecnologia e nenhum estudo aprofundado sobre os movimentos do céu. Tudo o que nós sabemos sobre isso é aquilo que podemos observar com nossos próprios olhos. E o que nós observamos? Imagine: durante um certo tempo, tudo está claro. Há um grande e poderoso astro luminoso no céu, esse astro nós chamamos de Sol. Ele aquece e ilumina tudo ao nosso redor. Nós percebemos que o Sol sempre aparece por um lado do nosso horizonte, se movimenta pelo céu e, logo após, desaparece pelo outro lado do horizonte. Quando ele desaparece, tudo fica escuro e surgem novos objetos no céu, vários pontinhos luminosos, que chamamos de estrelas. E muitas vezes também aparece um grande astro brilhante, que chamamos de Lua. Observando esse movimento dos astros no céu, nós percebemos que eles seguem um padrão. E a partir disso começamos a ter uma certa noção de tempo, por exemplo, o tempo que leva para o Sol aparecer no horizonte duas vezes é o que chamamos de dia. A partir desse padrão de movimentos do céu, podemos fazer previsões. Podemos saber quando será uma boa época para plantar ou fazer colheita de alimentos, pois nessa época, estrelas específicas estarão no céu à noite. Já em outra época, outras estrelas estarão no céu. Então esse estudo sempre foi muito importante para a humanidade. 5  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Astronomia x Astrologia Uma coisa em que você precisa ter muito cuidado: não confunda Astronomia com Astrologia. A Astrologia é uma pseudociência, ou seja, uma falsa ciência, que associa o movimento dos astros no céu com as personalidades das pessoas. Enquanto a Astronomia estuda de maneira realmente científica e metódica os fenômenos celestes. Estamos aqui para desvendar os segredos do universo, através do estudo da ASTRONOMIA. Imagem 1 - Método Científico Atualmente, no estudo da Astronomia, nós usamos de diversos conceitos da Matemática, da Física, da Química e da Biologia. Assim como também estudamos a História e a Geografia associadas a astronomia, e, é claro, continuamos observando o Céu. Então estudar astronomia é para todos aqueles que têm curiosidade de saber como o universo funciona. 6  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Capítulo 2 O Céu Agora que nós já sabemos sobre o que a Astronomia estuda e sabemos a diferença entre Astronomia e Astrologia, vamos começar a observar o céu! O céu, que foi o ponto de partida para os estudos da humanidade, também será o nosso tema inicial. A astronomia que você vai aprender aqui não se limita apenas a livros, exercícios e provas! Aqui nós vamos estudar astronomia a partir do nosso dia a dia. Vamos observar o céu, usar telescópios, perceber as mudanças de fase da Lua e por aí vai! Agora, do local em que você está, se imagine em uma praia ou em um campo totalmente aberto (se você estiver na praia, melhor ainda ksks). Para qualquer direção que você olhar, você vai estar vendo a linha do horizonte. Nessa linha nós temos alguns pontos bem importantes. São os pontos cardeais. Vamos ver os quatros pontos mais importantes para o nosso caso, são eles: Norte: Indica a direção do Polo Norte do nosso planeta. Sul: Indica a direção do Polo Sul do nosso planeta. Leste: É a direção onde o Sol nasce. Oeste: É a direção onde o Sol se põe, ao final do dia. Imagem 2 - Rosa dos Ventos obs: Ao longo das aulas você vai aprender que o Sol nem sempre nasce exatamente no Leste, nem se põe exatamente no Oeste, isso varia de um dia para outro. Mas é sempre aproximadamente nessas direções, por enquanto vamos ficar com isso. Acima da linha do horizonte, você pode ver o céu, ou, como também podemos chamar, a esfera celeste. É aí que você vai observar as estrelas, os planetas, as nebulosas, aglomerados estelares e tudo que podemos ver do Universo. Na esfera celeste também temos alguns pontos bem interessantes. 7  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Assim como os pontos cardeais no horizonte nos indicam direções para nos localizarmos na Terra, a Esfera Celeste também é cheia de marcações, mas isso vamos ver com mais detalhes nas próximas aulas. Nesse momento é importante, apenas, que você perceba o céu. Muitas vezes não percebemos o que está acontecendo ao nosso redor, por estarmos tão focados nas nossas rotinas. Mas agora, podemos ver melhor o nosso céu, ver as estrelas que estão lá em cima, apesar de que talvez você não saiba o nome delas ainda. Podemos ver se a Lua está ou não no céu. Se observarmos por bastante tempo, podemos até perceber que tudo no céu está indo de um lado para o outro, fazendo o mesmo movimento do Sol durante o dia, indo de Leste para Oeste. Olha, a partir de agora é Lei! Sempre que você sair de casa, dê uma boa olhada no céu. Saiba para que lado fica o Norte, Sul, Leste e Oeste dos locais que você visita. Isso pode lhe ajudar muito a compreender o que vem nas próximas aulas, com certeza vai te ajudar a entender melhor os conteúdos de astronomia! 8  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Capítulo 3 Corpos Celestes Corpos Celestes Galáxias, estrelas, nebulosas, aglomerados, planetas, etc. A partir de agora eu espero que você não esteja perdendo nenhuma oportunidade de observar o cosmos com seus próprios olhos! Sabia que se observar o céu com atenção, e em um bom lugar, podemos ver de tudo? Muito além de estrelas e planetas! Podemos ver galáxias, aglomerados estelares e até nebulosas! Vamos aprender um pouco mais sobre esses objetos, principalmente os que podemos observar a olho nu. Estrelas Começando, é claro, pelas estrelas! Vou fazer uma pergunta bem simples, você responde “sim” ou “não”. Tudo pronto? Vamos lá… Será que durante o dia podemos ver alguma estrela? … … … E aí?? Respondeu? Olha, espero que você tenha respondido corretamente. Apesar de ser uma pergunta simples, muitas pessoas acabam se esquecendo de uma coisa… Por favor, não esqueça do nosso querido Sol! A resposta é sim! De dia nós podemos ver uma única estrela no céu que é o Sol, o astro central do nosso sistema. Estamos tão perto do Sol que ele ofusca a luz de todas as outras estrelas do céu durante o dia. Mas de noite, podemos ver muitas outras estrelas. Boa parte delas é até mesmo maior que o Sol, porém estão tão distantes da Terra que não passam de pontinhos brilhantes no nosso céu. Ao observar as estrelas você vai perceber que o brilho delas cintila muito, parece que elas ficam piscando. Isso se deve justamente à distância dessas estrelas até a Terra. A luz que vem das estrelas percorre um longo caminho até chegar aqui na Terra. E antes de chegar até nós, elas ainda passam pela atmosfera terrestre, sofrendo variações de densidade e temperatura. Por isso nós dizemos que as estrelas “piscam” no nosso céu, diferentemente dos planetas. 9  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Planetas Existem corpos no Sistema Solar que são chamados de planetas. São eles: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Dentre esses planetas, existem 5 que podemos ver com facilidade a olho nu. A principal diferença entre planetas e estrelas, no céu, é que os planetas não cintilam assim como as estrelas. Eles são vistos como discos de luz (luz refletida do Sol). Outra diferença é que eles são sempre vistos no mesmo “alinhamento”. Existe uma linha imaginária no céu chamada eclíptica (vamos estudar sobre isso mais à frente) e os planetas sempre estão próximos desta linha. Mercúrio e Vênus são planetas com órbitas menores que a órbita da Terra, então sempre vemos eles próximos ao Sol. Não temos como observar muita coisa durante o dia, por conta da luz do Sol. Sendo assim, só conseguimos observar Mercúrio e Vênus um pouco antes do Sol nascer ou um pouco depois do Sol se pôr. Mercúrio é um pontinho bem pequeno, enquanto Vênus é bastante brilhante. Vênus é tão brilhante no céu que muitos o chamam de Estrela D’Alva. Esse brilho se dá por conta da sua densa atmosfera. Marte é um pontinho que sempre vemos um pouco avermelhado no céu. Enquanto Júpiter e Saturno são outros dois pontos bem luminosos (não tanto quanto Vênus). Sendo Júpiter um pouco mais brilhante que Saturno. Através de um telescópio podemos perceber ainda mais diferenças entres todos esses planetas. Mas vamos deixar isso para as aulas de Telescópios :) Aglomerados Estelares As estrelas nascem a partir de nebulosas, sendo assim, não é muito difícil encontrar estrelas que fazem parte de aglomerados estelares. Aglomerados Estelares são agrupamentos de estrelas nos quais todas têm, aproximadamente, a mesma idade e estão, aproximadamente, à mesma distância de nós. Existem aglomerados abertos, com centenas a milhares de estrelas, e aglomerados globulares, com milhares a centenas de milhares de estrelas. No céu podemos ver alguns aglomerados estelares, até mesmo a olho nu. Dois dos aglomerados mais famosos e fáceis de observar estão na constelação de Touro: 10  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Imagem 3 – Plêiades (M45) Imagem 4 - Hyades A imagem a seguir é uma fotografia que eu mesmo tirei. É o céu da cidade de Mulungu, no estado do Ceará. Será que você consegue encontrar esses dois aglomerados na imagem? Imagem 5 - Céu de Mulungu, CE. Ainda existem muitos outros aglomerados que podem ser observados. Nas aulas sobre estrelas você vai estudar com mais detalhes as diferenças entre os aglomerados abertos e globulares. Galáxias As galáxias costumam ter um brilho mais fraco no nosso céu, a que mais podemos observar a olho nu, ainda com um pouco de dificuldade, é a Galáxia de Andrômeda: 11  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Imagem 6 - Galáxia de Andrômeda Vamos lá. A imagem a seguir é uma simulação do programa Stellarium. Você consegue encontrar a Galáxia de Andrômeda? A resposta vai estar à algumas páginas daqui. Imagem 7 - Galáxia de Andrômeda no Stellarium Nebulosas Nebulosas são grandes nuvens de gás e poeira encontradas no espaço. As nebulosas são muito conhecidas como berçários de estrelas, pois é nessas regiões que as estrelas se formam. Existem muitas nebulosas que podemos ver a olho nu, ou com o uso de um telescópio. Uma das nebulosas mais famosas é a Nebulosa de Órion, veja nas imagens a seguir: 12  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Imagem 8 - Nebulosa de Órion (M42) No céu, vemos essa nebulosa próxima das “Três Marias”: Imagem 9 - Nebulosa de Orion (Stellarium) E agora? Será que você consegue encontrar todos os objetos que já vimos na fotografia a seguir? Procure pelo Aglomerado das Plêiades, Hyades e pela Nebulosa de Orion! 13  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Imagem 10 - Céu de Mulungu Galáxia de Andrômeda no Stellarium Viu, ela é realmente um pouco difícil de se observar. Para fazer observações dessa galáxia é interessante que você esteja em um local longe das luzes da cidade. Imagem 11 - Galáxia de Andrômeda no Stellarium (gabarito) Existem muitos outros objetos que podemos observar no céu a olho nu e com a ajuda de instrumentos como binóculos e telescópios. Mas, por enquanto, já vimos bastante coisa. Agora, sempre que você olhar para o céu, você vai poder procurar pelos objetos que vimos nessa aula. Não se esqueça de usar o aplicativo ou programa Stellarium para encontrar ainda mais objetos e saber para qual constelação você está olhando :) Stellarium O Stellarium é um planetário de código aberto para o seu computador. Ele mostra um céu realista em três dimensões igual ao que se vê a olho nu, com binóculos ou telescópio. Você pode encontrar o aplicativo Stellarium na loja do seu celular ou tablet e também baixar o programa para computador em: https://stellarium.org/pt/ 14  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Capítulo 4 Matemática na OBA Bom, já fizemos uma introdução sobre a astronomia de forma geral. Vamos começar os conteúdos propriamente ditos, mas antes, temos que conversar sobre uma coisa: Matemática. Vish… sei que muita gente se assusta com essa palavra rs. Mas olha, você está iniciando seus estudos agora, não se preocupe demais com isso. Você vai ver que vamos aprender e aplicar matemática nas questões da OBA, ONC, etc. E assim, vai ser incrível aprender matemática, pois vamos sempre usá-la em problemas de astronomia ❤️ O Módulo de Matemática Básica desse curso está como “Fase Bônus”, mas ele é totalmente necessário! Não deixe de estudar esses temas, por favor. Em muitas questões de astronomia você precisa usar conceitos de matemática para encontrar a solução do problema. Isso acontece principalmente nos níveis mais avançados das olimpíadas, então é algo que você não pode deixar de lado. Combinado? Olha só o que vamos estudar no módulo de matemática: Notação Científica Regra de Três Semelhança de Triângulos Medidas Angulares Se você ainda não chegou no Ensino Fundamental II, não precisa se preocupar com esses conteúdos 😄 Estude apenas os que estão no seu roteiro ❤️ Mas, se você está ou já passou do Ensino Fundamental II, fica a dica de que você precisa prestar bastante atenção nas aulas de matemática. Vamos estudar os conceitos e resolver questões passo a passo para que fique tudo claro. Até a próxima! 15  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Referências ________________ 1. S.O. Kepler, SARAIVA, Maria de Fátima Oliveira, Astronomia e Astrofísica. 2. SILVA, Thamires Olimpia. "Astronomia"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/astronomia.htm. 3. Guia de Apoio para Reconhecimento do Céu - Prof. Thiago Paulin Caraviello. 4. Imagem 1 - Lauro Chieza de Carvalho, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons 5. Imagem 2 - Domínio Público (https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Rosa_dos_Ventos.svg) 6. Imagem 4 - Imagem - Hyades: By jpstanley @ flickr - Taurus, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1113298 7. Imagem 6 - Galáxia de Andrômeda: Adam Evans, CC BY 2.0 , via Wikimedia Commons 8. Imagem 8 - Nebulosa de Orion: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) and the Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team, Public domain, via Wikimedia Commons 16 Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica 17  Astronomia para Olimpíadas Científicas – Rapadura Cósmica Astronomia para Olimpíadas Científicas 18