Existe algum experimento que comprove a atração entre massas? Medir a força gravitacional entre duas massas pode ser bem complicado. Isso porque não seria possível criar um ambiente privado de influências externas para realizar tal experimento. Além disso, a força gravitacional é a mais fraca das quatro interações fundamentais, basta pensar como um pequeno ímã é capaz de atrair a geladeira, superando a atração gravitacional da Terra.
Entretanto, isso já foi realizado em 1797 por Henry Cavendish! Quando Newton formulou a descrição da gravidade no livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), ele também propôs uma maneira de medir a constante da gravitação universal (G), que determina a intensidade da força de atração gravitacional entre massas. A ideia era de que as montanhas poderiam desviar um pêndulo um pouco menos de 2 minutos de arco (se a montanha tivesse a mesma densidade média da Terra). Porém, Newton concluiu que tais desvios causados pelas montanhas seriam pequenos demais para serem medidos.[1]
Uma medida precisa da constante G foi obtida, pela primeira vez, por Henry Cavendish em seus experimentos para medir a densidade da Terra. Em 1783, John Michell desenvolveu um tipo de pêndulo capaz de medir a força de atração entre duas massas: o pêndulo de torção (Imagem 1). Neste dispositivo, uma barra horizontal com massas esféricas nas pontas é suspensa por um fio fino e girada mediante a aplicação de uma pequena força. [2, 3]
Após cessar a ação dessa força, o fio faz a haste girar no sentido contrário, para desfazer a torção. Quando a torção é desfeita, a barra continua a girar, devido à inércia, torcendo o cabo na direção oposta. Esse movimento de vai e vem resulta em um pêndulo cujo período de oscilação depende da força restauradora do fio, que pode, então, ser medida. Uma vez conhecida a força exercida pelo fio, ela pode ser usada para medir a força de atração gravitacional entre as esferas do pêndulo e outras massas que foram aproximadas.[2, 3]
Em 1797, Henry Cavendish fez exatamente isso: utilizou esse pêndulo de torção para medir a força de atração entre duas esferas (Imagem 2). Embora o experimento de Cavendish não tivesse como objetivo medir diretamente a constante gravitacional, mas sim a densidade média do planeta Terra, foi o primeiro a medir com precisão a força de atração entre duas massas isoladas. A força gravitacional da Terra não afetava o experimento, pois o deslocamento das massas era horizontal, enquanto a gravidade terrestre atua na vertical.[2, 3]
Apesar de não buscar medir G diretamente, a partir dos resultados de Cavendish, foi possível inferir G = 6,74 x 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², um valor apenas 1% diferente do atualmente aceito. Por isso, Cavendish é creditado como o primeiro a medir com precisão a constante da gravitação. Por muitos anos, a medida de Cavendish permaneceu como a mais precisa de todas.[2]
Quase 100 anos depois, Sir Charles Vernon Boys obteve uma medição mais precisa e introduziu a notação G para descrever a constante que determina a força da atração gravitacional.[4]
Com esse experimento, Henry Cavendish contribuiu imensamente para a Lei da Gravitação de Newton. A constante gravitacional universal (G) é essencial para calcular a força gravitacional entre corpos celestes, o que permite aos astrônomos entender e prever os movimentos dos planetas, estrelas e galáxias.
O ECLIPSE LUNAR TOTAL DA NOITE
DE 15-16 DE MAIO DE 2022
O Eclipse
Na noite de 15 para 16 de maio de 2022, de domingo para segunda-feira, um dos mais belos espetáculos naturais será novamente visível no céu: um eclipse lunar total. O eclipse será visível em todo o Brasil, se as condições meteorológicas assim o permitirem e o céu não estiver nublado, bem como nas Américas, África e em grande parte da Europa. A Lua começará a ser encoberta pela sombra da Terra (umbra, Figura 1) às 23h28min do dia 15 de maio, pelo horário de Brasília. A fase total do eclipse – quando a Lua ficará totalmente encoberta pela sombra da Terra – iniciará à 00h29min e terminará à 01h54min do dia 16 de maio, durando cerca de 1h25min. Após esse período de totalidade, ela ainda permanecerá parcialmente eclipsada até às 02h55min. Continuar lendo…
A observação do céu foi e é muito importante na construção do conhecimento humano, não só na área da própria Astronomia, mas também no nosso modo de viver. Na antiguidade, os povos usavam as estrelas e as constelações para construir calendários, permitindo a eles saber a melhor época para plantio, enquanto durante a época das grandes navegações eram o principal meio de localização. A observação do céu também evolui com o tempo. Ela mudou de patamar quando, em 1609, Galileu Galilei reinventou o uso do telescópio ao fazer suas próprias lentes e apontá-las para onde nenhum outro havia feito — para o céu noturno. Isto permitiu a Galileu descobrir fenômenos antes impossíveis de observar a olho nu como as manchas solares, o relevo da Lua, as maiores luas de Júpiter, as grandes concentrações de estrelas da Via Láctea, entre diversos outros. A partir desse ponto, o ser humano iniciou uma nova era da observação astronômica, na qual o telescópio é o seu principal instrumento.
Junto com a grande evolução tecnológica, os telescópios, com o passar dos anos, ficaram cada vez mais potentes e, em 1964, o astrônomo Lyman Spitzer escreveu um artigo apontando e promovendo as vantagens de se ter um telescópio no espaço, em relação aos telescópios terrestres. Inclusive, o telescópio espacial Spitzer, lançado em 2003 pela NASA, foi nomeado em sua homenagem. O mundo passava pela Guerra Fria na época em que a ideia de lançar um telescópio ao espaço foi concebida. Essa ideia acabou sofrendo atrasos na sua concepção, porém a corrida espacial desempenhou o papel de continuar os esforços.
Após muitas adversidades e muitos atrasos em seu lançamento, que foi adiado diversas vezes, em abril de 1990 o Telescópio Espacial Hubble, um grande telescópio para luz ultravioleta, visível e infravermelho próximo, foi lançado pela NASA. Hubble apresentou uma aberração esférica no espelho principal que parecia comprometer todas as potencialidades do telescópio, a qual, porém, foi corrigida numa missão para a reparação do equipamento, em 1993. Hubble recebeu esse nome em homenagem a Edwin Powell Hubble, que revolucionou a Astronomia ao identificar que a velocidade de afastamento das galáxias é proporcional à sua distância[1].
O Hubble, que até hoje continua a nos agraciar com imagens ricas em informação e beleza, foi e é de suma importância para Astronomia e permitiu aos astrônomos resolverem os mistérios sobre o espaço, e também levantou novas incógnitas sobre o mesmo, fomentando o estudo de novas teorias. O Hubble também desempenhou um papel importante na popularização da ciência com suas fotos de alta definição do espaço, como a Hubble Ultra Deep Field, onde ele captura a imagem do céu profundo com a presença de milhares de galáxias.
Imagem do céu profundo obtida com o telescópio espacial Hubble
James Webb
Apesar da importância do Hubble, ele possui certas limitações e, com os grandes avanços tecnológicos, criou-se a necessidade da construção de um novo telescópio espacial e, para suprir essa necessidade, foi desenvolvido, em uma parceria internacional entre a NASA, ESA e CSA, o Telescópio Espacial James Webb (JWST). Webb é um projeto de 25 anos, renomeado, em 2002, em honra a um antigo administrador da NASA, James Edwin Webb, que liderou o programa Apollo, além de outras importantes missões espaciais. Ele é 100 vezes mais sensível que o Hubble, seu antecessor, e consegue detectar luz infravermelha gerada por galáxias quando elas foram formadas, há 13,5 bilhões de anos. Ele irá explorar questões fundamentais da Astronomia, como o universo em seus primeiros momentos, a formação das primeiras estrelas, galáxias e buracos negros.
Telescópio Espacial James Webb . Fonte: NASA
O James Webb foi lançado no dia 25 de Dezembro de 2021 no foguete Ariane 5 e seguiu em sua viagem espacial, partindo da Guiana Francesa, com ponto de chegada localizado a 1,5 milhões de km da Terra, conhecido como segundo ponto de Lagrange (L2). Os pontos de Lagrange são posições no espaço onde a atração gravitacional do Sol e da Terra é equilibrada por forças orbitais, fornecendo localizações estáveis para as espaçonaves. L2 segue a Terra em torno do Sol e Webb seguirá uma chamada ‘órbita de halo’ em torno de L2, enquanto L2 orbita o Sol. A própria Terra está a cerca de 150 milhões de km do sol[2].
Ilustrando explicando ponto de lagrange L2. Fonte: ESA
A missão primária do Webb será a de examinar a radiação infravermelha resultante da grande expansão e realizar observações sobre os primórdios do Universo. Ele irá nos permitir determinar como as nuvens de poeira e gás se colapsam em estrelas ou tornam-se planetas gigantes gasosos ou anãs marrons, objetos astronômicos que são mais massivos do que um planeta mas menos massivo do que uma estrela. A sua excelente sensibilidade permitirá aos astrônomos investigar diretamente os primeiros estágios do nascimento das estrelas, conhecidos como “núcleos protoestelares”, e as explosões de supernovas, um dos eventos mais energéticos conhecidos do Universo[3], que são mortes explosivas de estrelas massivas. Os dados colhidos pelo Webb irão nos permitir entender melhor como e onde as estrelas se formam e morrem e como suas as mortes afetam o espaço à sua volta.
Observar no espectro infravermelho é a razão que permitirá ao telescópio realizar estas tarefas, devido ao redshift, o desvio cosmológico para o vermelho, e também devido ao poder de penetração que essa radiação possui em atravessar nuvens de poeira cósmica e galáxias. Outras faixas maiores de frequência tendem a sofrer mais interferência dessas partículas de poeira, pois pequenas partículas no caminho da radiação podem contribuir para a má formação de imagens. No infravermelho, é possível a observação de objetos mais obscuros e frios[3].
Até o momento já foram investidos o equivalente a 9,7 bilhões de dólares. O projeto foi mais longo do que o esperado por conta da tecnologia e do processo de fabricação adotado. Boa parte das peças teve que ser desenvolvida do zero especificamente para o JWST. Isso se aplica, por exemplo, aos sensores de infravermelho, os mais poderosos do mundo, e aos motores elétricos precisos o suficiente para ajustar os espelhos em uma fração de 1/10000 do diâmetro de um fio de cabelo a uma temperatura aproximada de -220ºC[4]. Além disso, o próprio processo de fabricação de cada componente, em cada etapa, foi muito complexo. Somente para se construir os espelhos, foram inúmeras etapas, passando por vários estados nos EUA.
O James Webb permitirá à humanidade dar mais um passo para descobrir nossas origens, como tudo se formou e o que mais nos espera daqui para a frente. Questões que eram deixadas apenas para as teorias e imaginação poderão ser melhor compreendidas. Nas palavras do vídeo de divulgação do telescópio veiculado pela ESA,
“Webb irá olhar diretamente para as nossas origens cósmicas… para revelar coisas que nenhum telescópio viu antes”[2].
As chuvas de meteoros são sem dúvidas um dos mais impressionantes eventos que podemos observar no céu noturno. Desde a antiguidade, elas se tornaram eventos de estudo da astronomia, o que pode ser evidenciado pelos diversos documentos que fazem referências a esse fenômeno.
Os meteoros são fenômenos luminosos que podem ser observados quando meteoroides, fragmentos de material sólidos como rochas e metais, passam pela atmosfera terrestre. São conhecidos popularmente como estrelas cadentes e podem ser visto de forma isolada ou associados a uma chuva de meteoros.
As chuvas de meteoros são resultantes da interação de quando um planeta, como a Terra, em sua órbita, atravessa uma região onde um cometa soltou em seu caminho, devido a ação do Sol, um rastro de detritos formado de gases e poeira. Ao entrar na atmosfera terrestre a velocidades altíssimas ficam incandescentes e deixam um rastro luminoso no céu, formando assim as popularmente chamadas “estrelas cadentes”.
Os meteoros são observados sempre vindo de um único ponto no céu denominado radiante, porém como as chuvas de meteoros tendem a durar alguns dias, o radiante muda um pouco a cada dia devido ao movimento de translação da Terra. Além disso, as chuvas de meteoros são nomeadas de acordo com a constelação na qual o radiante está localizado. Caso duas chuvas compartilhem uma constelação, o nome é dado de acordo com a estrela mais próxima do radiante no pico da chuva.
Posição do radiante da chuva de meteoros Perseidas a partir dos traços de dois meteoros. Fonte: Brocken Inaglory, Anton (apenas desenhos).
Quando acontece
As chuvas de meteoros são periódicas, sendo observáveis anualmente e, algumas delas, se destacam dentre as demais pelas suas características.
Quadrantídeas: é caracterizada pelas grandes bolas de fogo devido aos detritos da qual deriva serem maiores em comparação às outras chuvas. Ela é ativa entre 28 de dezembro e 12 de janeiro com pico geralmente no dia 2 ou 3 de janeiro quando podem ser visíveis entre 60 e 100 meteoros por hora, a partir do hemisfério norte. O seu radiante está localizado na constelação do Boieiro. Não pode ser observada muito bem no hemisfério sul
Lirídeas: é ativa entre 14 e 30 de abril. A atividade é máxima nos dias 21 ou 22, quando podem ser observados até cerca de 15 meteoros por hora. Seu radiante se encontra próximo a Vega, a estrela mais brilhante da constelação da Lira. Sua observação é melhor no hemisfério norte.
Eta-Aquarídeas: os primeiros meteoros dessa chuva, que possui seu radiante na constelação de aquário, podem ser vistos em 21 de abril e persistem até 12 de maio, sendo o pico nas noites de 4 e 5 de maio. Seus detritos derivam do famoso cometa Halley e pode ser melhor observada do hemisfério sul, de onde se pode ver cerca de trinta meteoros por hora.
Delta-Aquarídeas: Assim como a Eta-Aquarideas, possui seu radiante na constelação de aquário. Ativa entre os dias 12 de julho e 23 de agosto, mas a taxa de meteoros por hora costuma atingir o ponto máximo na madrugada de 28 para 29 de julho. É melhor observada no hemisfério sul.
Perseídeas: a mais famosa das chuvas de meteoros, é ativa entre 17 de julho 24 de agosto. Atinge seu pico em 12 ou 13 de agosto com máximo de 50 a 75 meteoros por hora e seu radiante está localizado na constelação de Perseu.
Orionídeas: Essa chuva de meteoros também é causada pelos detritos do Cometa Halley. É ativa entre 2 de outubro a 7 de novembro, com o pico entre os dias 20 e 22 e radiante na constelação de Orion. A taxa horária no hemisfério sul é de cerca de quarenta meteoros, enquanto no hemisfério norte é de somente vinte.
Leonídeas: essa chuva com radiante na constelação de Leão, são conhecidas por produzirem eventos que podem ser espetaculares a cada 33 anos, sendo histórico o que ocorreu entre 1833 (veja a figura). Nessas ocasiões, uma taxa espetacular de meteoros pode aparecer no céu. Esse fenômeno é melhor observado quando o cometa, de qual seus detritos derivam, está em seu periélio, ou seja, está mais próximo do Sol. Ativa entre 6 e 30 de novembro, com um pico máximo nas noites de 17 ou 18 do mesmo mês, em geral com taxa de 15 meteoros por hora. Em 2031 e 2064 está previsto que teremos taxas de impressionantes 100 meteoros por hora.
Geminídeas: Ativa entre 4 e 20 de dezembro, com o pico entre os dias 13 e 14. No hemisfério norte, durante os dias de pico, podem ser observados entre cinquenta e oitenta meteoros por hora. Já no hemisfério sul essa taxa reduz-se para vinte meteoros por hora. O radiante está localizado na constelação de gêmeos.
Como observar
As chuvas de meteoros podem ser vistos a olho nu, porém tenha em mente que alguns fatores são necessários para que a observação seja realizada com sucesso. A poluição luminosa, o céu com presença de nuvens ou nublado e a Lua nas suas fases luminosas, podem comprometer a observação a olho nu. Além disso é necessário que o local escolhido de observação seja escuro e possua o horizonte desempedido. A melhor forma, é ficar deitado, de modo a se olhar todo o céu acomodando-se de forma confortável e aguardando de 20 a 30 minutos para que a visão se adapte ao escuro para poder observar o fenômeno da melhor forma possível. Utilizar câmeras fotográficas com função de registro de tempo também é uma boa opção, caso queria registrar o momento.
Organizações e projetos
As chuvas de meteoros atraem diversos entusiastas e, em 1988, foi fundada a Organização Internacional de Meteoros. É uma associação de astrônomos amadores que se dedica a incentivar e coordenar atividades de observação de chuvas de meteoros em todo o mundo e fornece matérias relacionadas às descobertas e análises sobre meteoros. O site da organização conta com diversos registros de pessoas de diversos locais o planeta, que contribuem com informações relacionadas ao assunto, além de conter o calendário das chuvas de meteoros, onde dadas informações como sua duração, radiante com coordenadas, dia de pico da chuva e diversas outras informações detalhadas. No Brasil temos duas redes de monitoramento sem fins lucrativos de meteoros: a EXOS e a BRAMON. Elas trabalham produzindo e fornecendo dados científicos à comunidade, através da análise de suas capturas e registro de meteoros, além de fornecerem incentivo a produção de artigos científicos.
Links dos sites caso queira saber mais sobre os projetos:
Alguns esclarecimentos sobre o cometa C/2020 F3 (NEOWISE):
23 de julho de 2020
Conforme vem sendo informado, existe a previsão de que o cometa NEOWISE (denominado pelos astrônomos de C/2020 F3) possa ser observado no Espírito Santo, a olho nu, a partir do dia 22 de julho de 2020, até cerca do final do mês.
O cometa estará visível durante pouco tempo, bem no início da noite, após às 18 h e antes das 19 h, bem baixo, próximo do horizonte noroeste, na constelação da Ursa Maior.
Contudo, é importantíssimo notar que, para conseguir, de fato, ver o cometa a olho nu, há algumas condições bastante limitantes:
O tempo deve estar bom, em especial, sem nuvens na direção do horizonte noroeste (a meio caminho entre o norte e o oeste, à direita de um observador que estiver de frente para o oeste);
A observação deve ser feita de um local em que o horizonte noroeste seja desimpedido, sem prédios ou árvores na frente, pois o cometa aparecerá muito baixo no céu, e antes das 19 h já terá se escondido no horizonte;
O local de observação deve ter um céu bem escuro, de preferência longe da cidade, pois a luz de qualquer centro urbano produz o que podemos chamar de “poluição luminosa”, que impede que vejamos objetos com pouco brilho, sendo que, no presente caso, a previsão é de que o cometa Neowise apresente, nos próximos dias, uma magnitude em torno de 4, que está no limite da visibilidade de um objeto num céu urbano (a “magnitude” é uma medida usada pelos astrônomos para especificar o brilho de um objeto: quanto maior a magnitude, menos brilhante ele é).
Se o observador tiver a sorte de estar no horário certo, num local de céu escuro, horizonte noroeste desimpedido e o tempo não estiver nublado, haverá uma boa chance de conseguir ver o cometa. Se esse observador puder contar, ainda, com um binóculo para ajudar na visualização, será bem melhor.
Outro ponto importante a esclarecer é a diferença que há entre um cometa e um meteoro:
– Um cometa é um objeto que, em geral, como o NEOWISE, passa a milhões de quilômetros de distância da Terra e, por isso, parece “parado” no céu com relação às estrelas, com o aspecto de uma estrela meio difusa, nebulosa, com uma cauda que, às vezes, se torna visível. Apenas lentamente, de um dia para o outro, percebemos o seu deslocamento com relação às estrelas. Ele não se move rápido no céu!
– Já um meteoro é um pequeno fragmento de rocha que vem do espaço e cai na Terra, é um fenômeno que acontece perto de nós, na atmosfera da Terra. Devido à altíssima velocidade dessa sua queda, o meteoro sofre um grande atrito com o ar, se aquece e fica incandescente, movendo-se muito rápido, deixando um rastro luminoso no céu que só dura segundos ou fração de segundos. É o fenômeno que, popularmente, é chamado de “estrela cadente”. Alguns meteoros resistem à queda e, quando são encontrados no chão, são denominados “meteoritos”.
Sérgio M. Bisch
Depto. de Física da UFES
Diretor Técnico-Científico do Planetário de Vitória
E-mail: sergiobisch@gmail.com Tel.: 27-99933.7303
REA (Rede de Astronomia Observacional), página sobre a visibilidade do cometa C/2020 F3 (NEOWISE). Disponível em: <http://rea-brasil.org/cometas/2020f3.htm>. Acesso em 21 jul. 2020.
Querendo iniciar na Astronomia Amadora? Aproveite as dicas do Planetário de Vitória!
Existem, basicamente, dois tipos de telescópios: Os Refratores, que usam várias lentes para fazer a ampliação/aproximação da imagem e os Refletores, que usam um grande (e pesado) espelho côncavo para isso. Na verdade, os telescópios refletores também usam uma pequena lente (às vezes mais) para correção da imagem formada, chamada de ocular. Os grandes telescópios de pesquisa são Refletores.
Diferença ótica entre telescópios refratores e refletores.
Com o espelho, as imagens são menos destorcidas, muito mais nítidas e praticamente não apresentam o fenômeno de aberração cromática (aquelas luzes coloridas que aparecem na imagem que sabemos que não existem daquela forma no objeto observado). Esse fenômeno aparece nas bordas das lentes, naturalmente, assim como um arco-íris se forma quando a luz do sol atravessa gotículas de água. Então quanto mais lentes (Refrator), maior a probabilidade de ver o fenômeno. Também se consegue mais qualidade com um Refletor, pois é mais fácil produzir um espelho grande do que uma lente grande. Isso porque quanto mais luz entra no telescópio, maior qualidade de imagem, e consecutivamente, maior possibilidade de ampliação. Nós do Planetário de Vitória utilizamos telescópios Refletores nas nossas sessões de Vivência com o Telescópio.
Telescópio refletor (espelhos) com montagem equatorial.
Telescópio refrator (lentes) com montagem equatorial.
Porém, há um grande problema nos telescópios Refletores: o preço. É claro que existem telescópios Refratores tão caros, ou mais, que os Refletores. Mas, os mais baratos (de boa qualidade) já ultrapassam os R$ 1.000,00 no mercado nacional (jul/2020).
Mas os Refratores têm uma grande vantagem. Como todas as lentes são fixas no bloco ótico durante o processo de fabricação, dificilmente o telescópio perderá sua colimação (alinhamento ótico). Por exemplo, devido ao uso e transporte, nós do Planetário devemos conferir as regulagens dos nossos telescópios pelo menos uma vez por mês.
Telescópio refletor com montagem alto-azimutal
Se puder, compre um com a montagem equatorial, ao invés da alto-azimutal. Com a montagem equatorial é mais fácil acompanhar um astro devido ao movimento de rotação da Terra. Procure também por lojas especializadas. Normalmente elas trabalham com marcas de fácil reposição de peças. Outra dica valiosa: Quanto mais pesado o conjunto do telescópio (tripé + montagem + tubo/bloco ótico), mais estável e consecutivamente melhor de se manusear durante uma observação. Se puder comprar um telescópio com acompanhamento automático, será ainda mais fácil para acompanhar o movimento aparente dos astros (e até tirar algumas fotos!).
Antes de comprar um equipamento que, de certa forma, é um alto investimento, visite locais que já utilizam para se familiarizar com o uso e a manutenção. O Observatório Astronômico da UFES é um excelente local para esclarecer todas as dúvidas sobre este assunto tão fascinante.
