Astronomia antiga

As especulações sobre a natureza do Universo devem remontar aos tempos pré-históricos, por isso a Astronomia é frequentemente considerada a mais antiga das ciências. Desde a antiguidade, o céu vem sendo usado como mapa, calendário e relógio.

Naquela época, os astros eram estudados com objetivos práticos, como medir a passagem do tempo (fazer calendários) para prever a melhor época para o plantio e a colheita, ou com objetivos mais relacionados à astrologia, como fazer previsões do futuro, já que, não tendo qualquer conhecimento das leis da natureza (Física), acreditavam que os deuses do céu tinham o poder da colheita, da chuva e mesmo da vida.

Vários séculos antes de Cristo, os chineses sabiam a duração do ano e usavam um calendário de 365 dias. Deixaram registros de anotações precisas de cometas, meteoros e meteoritos desde 700 a.C. Mais tarde, também observaram as estrelas que agora chamamos de novas.

Os babilônios, assírios e egípcios também sabiam a duração do ano desde épocas pré-cristãs. Em outras partes do mundo, evidências de conhecimentos astronômicos muito antigos foram deixadas na forma de monumentos, como o de Newgrange, construído em 3 200 a.C. (no solstício de inverno o Sol ilumina o corredor e a câmara central) e Stonehenge, na Inglaterra, que data de 3 000 a 1 500 a.C. o

Os maias, na América Central, também tinham conhecimentos de calendário e de fenômenos celestes, e os polinésios aprenderam a navegar por meio de observações celestes.

Newgrange: construção de 3200 a.C., na Irlanda. No solstício de inverno o sol ilumina o corredor e a câmara central (imagem da direita na foto abaixo)..

Stonehenge : construção de 3000 - 1500 A.C., Inglaterra. Alinhamento de pedras apontando a direção do nascer do Sol no solstício de verão.

Em Stonehenge, cada pedra pesa em média 26 ton. A avenida principal que parte do centro da monumento aponta para o local no horizonte em que o Sol nasce no dia mais longo do verão (solstício).Nessa estrutura, algumas pedras estão alinhadas com o nascer e o pôr do Sol no início do verão e do inverno.

Chankillo

Nas Américas, o observatório mais antigo descoberto é o de Chankillo, no Peru, construído entre 200 e 300 a.C. Fonte da figura: media.npr.org

Há milhares de anos, os astrônomos sabem que o Sol muda sua posição no céu ao longo do ano, se movendo para leste aproximadamente um grau por dia. O tempo para o Sol completar uma volta na esfera celeste define um ano. O caminho aparente do Sol no céu durante o ano define a eclíptica (assim chamada porque os eclipses ocorrem somente quando a Lua está próxima da eclíptica).

Como a Lua e os planetas percorrem o céu em uma faixa de dezoito graus de largura centrada na eclíptica, essa região é definida como o Zodíaco, dividida em doze constelações várias com formas de animais (atualmente as constelações do Zodíaco são treze: Áries, Touro, Gêmeos, Câncer, Leão, Virgem, Libra, Escorpião, Ofiúco, Sagitário, Capricórnio, Aquário e Peixes).

Astronomia na Grécia antiga

O ápice da ciência antiga se deu na Grécia, de 600 a.C. a 400 d.C., a níveis só ultrapassados no século XVI.

Principais astrônomos gregos:

Tales de Mileto (~624 - 546 a.C.)

• introduziu na Grécia os fundamentos da geometria e da astronomia, trazidos do Egito.
• Pensava que a Terra era um disco plano em uma vasta extensão de água.

Pitágoras de Samos ( ~572 - 497 a.C.)

• acreditava na esfericidade da Terra, da Lua e de outros corpos celestes.
• Achava que os planetas, o Sol, e a Lua eram transportados por esferas separadas da que carregava as estrelas.
• Foi o primeiro a chamar o céu de cosmos.

• tentou explicar o cosmos através de um modelo geométrico de com várias esferas (4 para cada planeta, 3 para o Sol e 3 para a Lua)

• explicou as fases da Lua e eclipses
• argumentou a favor da esfericidade da Terra ( a sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar é sempre arredondada.
• Afirmava que o Universo é esférico e finito.
• Aperfeiçoou a teoria das esferas concêntricas de Eudóxio, usando-a como descrição física do cosmos
  

Heraclides de Pontus (388-315 a.C.)

• propôs que a Terra gira diariamente sobre seu próprio eixo,
• que Vênus e Mercúrio orbitam o Sol,
• existência de epiciclos.

Aristarco de Samos (310-230 a.C.)

• primeiro a propor a Terra se movia em volta do Sol, antecipando Copérnico em quase 2000 anos. Entre outras coisas,
• desenvolveu um método para determinar as distâncias relativas do Sol e da Lua à Terra e mediu os tamanhos relativos da Terra, do Sol e da Lua.

Eratóstenes de Cirênia (276-194 a.C.) bibliotecário e diretor da Biblioteca Alexandrina de 240 a.C. a 194 a.C.,

• primeiro a medir o diâmetro da Terra.

Hiparco de Nicéia (160 - 125 a.C.), considerado o maior astrônomo da era pré-cristã,

• construiu um observatório na ilha de Rodes, onde fez observações durante o período de 160 a 127 a.C.
• compilou um catálogo com a posição no céu e a magnitude (categorias de 1 a 6) de 850 estrelas.
• deduziu corretamente a direção dos pólos celestes e até
• deduziu o movimento de precessão dos pólos (ciclo de 26000 anos)
• deduziu o valor correto de 8/3 para a razão entre o tamanho da sombra da Terra e o tamanho da Lua e também que a Lua estava a 59 vezes o raio da Terra de distância; o valor correto é 60.
• determinou a duração do ano com uma margem de erro de 6 minutos.

Ptolomeu (85 d.C. - 165 d.C.) (Claudius Ptolemaeus) foi o último astrônomo importante da antiguidade.

• representação geométrica do sistema solar, geocêntrica, utilizada por 1300 anos
• compilou o "Almagesto", série de treze volumes sobre astronomia, maior fonte de conhecimento sobre a astronomia na Grécia.
  
  Reprodução de parte do Almagesto, de Claudius Ptolomaeus, escrito entre 127 e 151 d.C. O termo Almagesto é uma contração de Megiste Syntaxis (grande coleção).

Do esforço dos astrônomos gregos em conhecer a natureza do cosmos, e com o conhecimento herdado dos povos mais antigos, surgiu o conceito de esfera celeste - uma esfera de material cristalino, incrustada de estrelas, tendo a Terra no centro. Esse conceito ainda hoje é muito útil para a determinação da posição dos astros no céu para medir a passagem do tempo.

Observando o céu em uma noite estrelada, não podemos evitar a impressão de que estamos no centro de uma grande cúpula incrustada de estrelas. Isso inspirou aos antigos gregos, a ideia do céu como uma esfera celeste, da qual só podemos ver a metade, à qual nos referimos muitas vezes como "abóboda celeste".

A parte visível da esfera celeste parece, para um observador situado na Terra, uma enorme cúpula- a abóboda celeste. O horizonte é o plano que separa a metade viísvel da não visível da esfera celeste. O zênite é o ponto da cúpula que fica acima da cabeça do observador.

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. O eixo de rotação da esfera celeste é o prolongamento do eixo de rotação da Terra, e os polos celestes são as projeções, na esfera celeste, dos polos geográficos da Terra. Da mesma forma, o equador celeste é a projeção do equador da Terra na esfera celeste.

A esfera celeste é uma esfera imaginária, centrada na Terra, girando em torno de um eixo de rotação que é o prolongamento do eixo de rotação da Terra. Os polos celestes e o equador celeste são as projeções, na esfera celeste, dos polos e do equador terrestres.

Pontos e planos importantes na esfera celeste

• Horizonte: plano tangente à Terra no lugar em que se encontra o observador. A linha do horizonte é a interseção desse plano com a esfera celeste. Como o raio da Terra é desprezável frente ao raio da esfera celeste, considera-se que o horizonte passa pelo centro da esfera celeste.
• Zênite: ponto da esfera celeste acima da cabeça do observador.
• Equador celeste: projeção do equador da Terra na esfera celeste. O equador celeste intercepta o horizonte nos pontos cardeais leste e oeste.
• Polo norte celeste: ponto em que o prolongamento do eixo de rotação da Terra intercepta a esfera celeste, no hemisfério norte. Polo sul celeste: ponto em que o prolongamento do eixo de rotação da Terra intercepta a esfera celeste, no hemisfério sul.
• Meridiano local (ou, simplesmente, Meridiano): círculo que passa pelos polos celestes e pelo zênite. O meridiano local intercepta o horizonte nos pontos cardeais norte e sul.

Esfera celeste vista "de fora" (à esquerda) e (à direita) da perspectiva de um observador em um local do hemisfério sul, para quem o polo elevado é o polo sul.oA localização do observador na Terra é indicada na parte esquerda da figura, assim como seu horizonte (elipse branca), que delimita a parte da esfera celeste que é visível para ele. A elevação do polo celeste em relação ao horizonte depende da latitude em que se encontra o observador.

movimento aparente dos astros, ao longo do dia, é chamado movimento diurno. É um reflexo do movimento de rotação da Terra; como a Terra gira no sentido de oeste para leste (sentido anti-horário para um observador externo olhando para o polo norte da Terra), vemos todos os astros girarem no sentido contrário, de leste para oeste. À medida que as horas passam, todos os astros descrevem no céu trajetórias em forma de arcos paralelos ao equador celeste. A orientação desses arcos em relação ao horizonte depende da latitude do lugar.

Os círculos diurnos dos astros são sempre paralelos as equador. Sua orientação em relação ao horizonte depende da latitude do lugar

• Nos pólos são paralelos ao horizonte: Para um observador em um dos polos da Terra o equador celeste coincide com seu horizonte, e, portanto, os arcos diurnos das estrelas são paralelos ao horizonte. Todas as estrelas do mesmo hemisfério do observador permanecem 24 h acima do horizonte (não têm nascer nem ocaso). As estrelas do hemisfério oposto nunca podem ser vistas.
• No equador são perpendiculares ao horizonte: Para um observador no equador da Terra, o equador celeste fica perpendicular ao seu horizonte, e, portanto, as trajetórias diurnas das estrelas são arcos perpendiculares ao horizonte. Todas as estrelas nascem e se põem, permanecendo 12 h acima do horizonte e 12 h abaixo dele. Todas as estrelas do céu (dos dois hemisférios) podem ser vistas ao longo do ano.
• Entre o equador e o pólo são inclinados em relação ao horizonte: Em um lugar de latitude intermediáriar, as estrelas visíveis descrevem no céu arcos com uma certa inclinação em relação ao horizonte, a qual depende da latitude do lugar. Algumas estrelas têm nascer e ocaso, outras permanecem 24 h acima do horizonte, outras permanecem 24 h abaixo do horizonte.

Trajetórias diurnas das estrelas em lugares de diferentes latitudes: entre 0 e 90º (esquerda), 0º (centro) e 90º (direita). A inclinação entre as trajetórias e o horizonte é sempre igual ao complemento da latitude (90º - latitude).

Estrelas circumpolares

Não têm nascer nem ocaso.

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Movimento diurno do Sol

O movimento diurno do Sol, assim como o de todos os outros astros, é de leste para oeste, pois é reflexo do movimento de rotação da Terra (que é de oeste para leste). Mas, ao contrário das "estrelas fixas", o círculo diurno do Sol varia de dia para dia, no ciclo de um ano, se afastando ou se aproximando do equador celeste dependendo da época do ano.

Trajetoria da sombra de um gnômon vertical

O Sol da meia-noite

O movimento diurno do Sol determina define o DIA.

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Auto-teste "Astronomia antiga"

Auto-teste "Esfera celeste"