APOSTILA ASTRONOMIA - PARTE 1 - PARA PARTICIPANTES DA OBA - PROFESSORA ROSANE SANTOS

AÍ GALERA DO CAR

LEIA COM ATENÇÃO 

E ESTUDE PARA OBA

OLIMPÍADA BRASILEIRA DE ASTRONOMIA

Reconhecimento do Céu

CONSTELAÇÕES

Nós, moradores das metrópoles, ao observar o céu estrelado temos a impressão de um caos de pontos luminosos sem ordem alguma. Observadores mais atentos que vivem em mais contato com a natureza percebem certas regularidades e padrões. Olhando noite após noite constatamos que as estrelas não mudam de posição umas em relação às outras. Por isso falamos num movimento diurno que envolve toda a Esfera Celeste, é deste fato que surge a necessidade de se criar constelações. Chamamos constelação um grupamento de estrelas que aos nossos olhos sugere certos alinhamentos e desenhos arbitrários. Há mais de 3000 anos que os homens têm utilizado de figuras imaginárias para lembrar-se das posições aparentes das estrelas.

O conceito de constelação foi sendo alterado com o passar dos tempos. Houve época em que os desenhos em cartas celestes eram mais marcantes do que as estrelas que os sugeriam. Assim podemos falar de uma representação pictórica da constelação. Depois se passou a usar alinhamentos mais ou menos arbitrários unindo estrelas brilhantes. Era uma representação esquemática. Hoje se usa regiões da esfera celeste delimitadas por trechos de "paralelos" e "meridianos" celestes (equivalentes aos usados nos mapas geográficos, utilizando coordenadas celestes ao invés de latitude e longitude). Todo o céu foi dividido pela IAU (International Astronomical Union) em 88 regiões. Trata-se de uma representação por área do céu. Logo qualquer astro do qual se saiba as coordenadas pode ser classificado numa constelação específica. Como numa concha de retalhos cada região se encaixa na seguinte sem deixar nenhuma estrela de fora. Nesta divisão procurou-se manter, sempre que possível, uma relação com as constelações já consagradas pelos séculos de observação do céu.

Constelação de Órion: Mapa Celeste de Hevelius (Gdansk, 1690), Cortesia de Marcomedes Rangel.

                                                       Outro recurso que nos auxilia na memorização das posições das estrelas são os alinhamentos asterismos:

Alinhamento é uma certa forma de relacionar estrelas brilhantes através de retas imaginárias que as unem. Costuma-se fazer isto com estrelas afastadas e especialmente brilhantes (geralmente entre constelações distintas). Exemplo de alinhamento é o Grande Triângulo do Norte que contém em seus vértices três estrelas brilhantes visíveis no horizonte nordeste no início da noite em agosto. As estrelas que compõem o Grande Triângulo são: Vega (Alfa da Lira), Altair (Alfa da águia) e Deneb (Alfa do Cisne).

Asterismo é qualquer grupo peculiar de estrelas que não seja uma das 88 constelações determinadas pela União Astronômica Internacional. Os asterismos mais notáveis são os dois Aglomerados Estelares abertos que estão próximos de nós e que brilham na constelação de Touro. São eles as Plêiades e as Híades. Outros tipos de asterismos constituem-se de desenhos diferentes dos geralmente aceitos como clássicos. É comum, por exemplo, chamar de Chaleira o grupo de sete estrelas mais brilhantes da constelação do Sagitário. Outro asterismos famoso é a Falsa Cruz (ou Falso Cruzeiro) na constelação da Carina.

USO DE CARTAS CELESTES

Geralmente o iniciante encontra alguma dificuldade em reconhecer de imediato às constelações. Isto não deve desanimá-lo. Alguns momentos de contemplação tranqüila do céu noturno possibilitam que se adquira o hábito de observar. A prática leva a conhecer as diversas constelações. Não há forma melhor de treinar nossos olhos a reconhecer os astros do que o próprio ato de observar. A grande ferramenta para localizar as estrelas são os mapas estelares. Vários tipos podem ser utilizados, mas aconselha-se aos iniciantes os planisférios rotativos pela sua facilidade de manuseio. Com uma carta celeste do tipo planisfério obtemos uma imagem das estrelas visíveis no momento da observação. Para isto bastar coincidir nos círculos graduados o dia e hora da observação e você terá uma visão da esfera celeste projetada no plano do mapa.

Entretanto algumas pessoas sentem dificuldade de localizar no céu os astros desenhados no plano do mapa.

Quais seriam as dificuldades e como resolvê-las?

A primeira e mais importante dificuldade é a Orientação. Todos os mapas trazem indicadas as direções dos pontos cardeais (Norte, Sul, Leste e Oeste). Para localizar as estrelas representadas num mapa é preciso saber onde estão os pontos cardeais no horizonte e orientar a carta celeste de acordo com eles.

Se você colocar o seu braço esquerdo na direção do nascente (leste) você fica de frente para o sul (parte mais importante do céu em nossa latitude). Assim o norte estará suas costas e na sua direita estará o lugar no qual o Sol se põe e o lado para onde gira a esfera celeste. Imagine que a sua frente está um ponto marcando o pólo Sul Celeste e que este se mantém imóvel enquanto toda a esfera celeste gira ao redor dele num movimento lento e uniforme de leste para oeste.

De posse destas referências você pode localizar as estrelas umas em relação às outras. Lembre-se quando referir-se ao Sul ou Norte que no céu isto é feito em relação aos pólos celestes e não aos pontos cardeais. Por exemplo, coloque seu planisfério no dia 15 de março à meia-noite. Bem no meridiano vemos a constelação do Cruzeiro do Sul e a leste brilham duas estrelas da constelação de Centauro, são elas Beta Centauro (também chamada Hadar) e Alfa Centauro (Rigil Kentaurus). Logo, quando quiser referir-se a uma estrela, não diga: "aquela abaixo daquela outra". Com os movimentos celestes aquela "abaixo" pode estar acima em outra noite ou em outro momento. É saudável adquirir o hábito de utilizar os pólos celestes (sul e norte) e o sentido de rotação da esfera celeste (leste e oeste) como referência. Por exemplo, dizer que Alfa e Beta do Centauro estão a leste do Cruzeiro significa dizer que estas estrelas estão do lado oposto ao da rotação aparente que o céu faz ao redor do pólo sul celeste durante o passar das horas. Da mesma forma podemos dizer que a constelação da Mosca está ao sul do Cruzeiro, pois ela está mais próxima do pólo celeste sul do que esta última. Isto cria um paralelo entre o céu estrelado e sua carta celeste.

Outra questão importante é a Escala. Todo o mapa é uma redução de algo maior daí surge necessidade de escalas de redução. Usamos medidas angulares para determinar as posições (ou melhor, as direções) dos astros. Uma escala relaciona um certo comprimento linear (no papel) com uma separação angular (no céu). Isto pode gerar alguma confusão, pois no planisfério duas estrelas podem parecer muito próximas e no céu separarem-se muito, dificultando a comparação.

A seguir uma tabela com algumas formas de estimar medidas angulares utilizando como padrão o seu próprio corpo e astros bem conhecidos:

De imediato distinguimos que as estrelas têm brilhos diferentes. Umas mais brilhantes do que as outras. Para isso se usou uma classificação em magnitudes. No mapa costuma-se representar as estrelas por círculos proporcionais as magnitudes (círculos maiores para magnitudes menores). Isto pode sugerir que as estrelas tenham tamanhos visuais diferentes. Todas as estrelas apresentam-se aos nossos olhos como pontos, sem diâmetro. O que faz a diferença é o brilho, isto é, a quantidade de luz que chega aos nossos olhos. Assim duas estrelas próximas e brilhantes parecerão mais juntas na carta do que realmente são no céu. A distância angular entre duas estrelas no planisfério deve ser medida entre os centros dos círculos que as representam.

Distância Angular	Padrão:
0.5 = 30m	O diâmetro aparente do Sol ou da Lua (cheia).
1	A largura do seu dedo mínimo ou o espaço que separa cada uma das Três Marias, bem no centro de Órion.
5	A largura dos dedos anular, médio e indicador juntos.
6	O comprimento do braço maior do Cruzeiro do Sul.
10	A largura da mão fechada (punho).
15 = 1h	Distância entre o dedo mínimo e o indicador, com a mão aberta.
17	Distância entre Antares (Alfa do Escorpião) e Shaula (Lambda do Escorpião)
19	Separação entre Rigel (Beta de Orion) e Betelgeuse (Alfa do Orion) isto é, a diagonal do quadrilátero que delimita a constelação.
20	Largura da mão aberta (distância entre o mínimo e o polegar com os dedos, totalmente separados).

Obs.: Todas as vezes que referimos medidas "manuais" considere que se observa a mão com o braço estendido.

As constelações ao serem desenhadas no mapa deformam-se. Isto acontecesse devido à projeção plana utilizada para representar a esfera celeste. Isto fica mais evidente nas constelações do hemisfério que contém o pólo abaixado (oposto ao pólo acima do horizonte, o chamado pólo elevado) que em nosso caso é o hemisfério Norte. Logo se deve levar em conta a Projeção do mapa ao se avaliar o formato de uma constelação.

Outro detalhe importante no uso das cartas é o Horizonte. Nas cartas rotativas o horizonte é representado por uma abertura ovalada na máscara de latitude. Nem sempre se pode considerá-lo desimpedido. Ora são árvores, prédios e montanhas, ora é a poluição luminosa que oculta as estrelas mais baixas. Logo podemos dizer que há um horizonte prático alguns graus (uns 15 graus em geral, nas grandes cidades) acima do horizonte aparente abaixo do qual a observação é péssima.

MÉTODO DA CONSTELAÇÃO-CHAVE

Para reconhecer as estrelas e constelações vamos utilizar um método que parte de constelações-chave. A escolha de tais constelações segue os seguintes critérios relativos à facilidade de identificação:

1. Grande extensão angular.

2. Presença de estrelas brilhantes.

3. Popularidade.

4. Desenho simples e tradicional.

5. Posições simétricas em relação à esfera celeste.

Se você levantar as máscaras de latitude de uma carta rotativa você verá um mapa de projeção circular do hemisfério visível de sua latitude. Uma faixa clara (ou pontilhada) representando a Via-Láctea circunda de forma irregular o planisfério. Ao longo desta faixa a quantidade de estrelas brilhantes é bem maior que fora dela. É próximo a esta faixa que encontraremos três constelações que satisfazem plenamente estes critérios o faz delas excelentes candidatas a constelações-chave: Orion, Cruzeiro do Sul e Escorpião.

Órion, O Caçador

Coloque seu planisfério na posição 22 de dezembro à meia-noite. Bem próximo ao meridiano (um pouco para oeste) vemos quatro estrelas formando um grande quadrilátero um pouco à norte do zênite. No centro do quadrilátero existem três estrelas alinhadas que usualmente chamamos Três Marias. Estas sete estrelas são as mais notáveis da constelação de Orion. As estrelas mais brilhantes estão dispostas nas extremidades da diagonal do quadrilátero. São elas Betelgeuse (Alfa Orionis) e Rigel (Beta Orionis). Betelgeuse é a mais brilhante e fica no vértice norte da diagonal. Esta brilha com um tom levemente alaranjado. Rigel se encontra no extremo sul da diagonal. A constelação é cortada no meio pelo equador celeste (na altura das Três Marias).

O Cruzeiro do Sul

Meia noite, no dia 21 de março bem próximo ao meridiano e do pólo sul vemos o Cruzeiro do Sul composto de quatro estrelas dispostas em cruz e uma quinta menos luminosa um tanto fora de centro. As estrelas mais luminosas estão voltadas para o leste.

Obs.: A Caixa de Jóias é um aglomerado estelar aberto (ver nota de rodapé no 2 da página 1) cuja denominação cientifica é ngc4755 (NGC= New Generall Cataloge).

No braço maior do Cruzeiro encontramos a estrela mais brilhante da constelação, Acrux (Alfa Crucis). Oposta a esta brilha Gacrux (Gama Crucis). Estas duas estrelas servem para localizar aproximadamente o lugar do pólo sul. Para isso estenda mentalmente o comprimento do braço maior do Cruzeiro por quatro vezes e meia. Uma vez localizado o pólo sul celeste basta descer uma linha imaginária até o horizonte e se encontra o ponto cardeal sul.

Sem dúvida esta é a constelação mais popular em nosso país, pois pode ser visto durante quase todo ano (exceto na Primavera quando fica muito baixa).

O Escorpião

No dia 21 de junho à meia-noite bem próximo do zênite (um pouco a oeste) há um grupo de estrelas que lembram um enorme sinal de interrogação ou gancho no céu. Esta é a constelação de Escorpião. Antares (Alfa Scorpi) é a estrela mais brilhante da constelação. Seguindo a cauda enrodilhada para o sudeste até o fim encontramos duas estrelas formando o ferrão do aracnídeo, a mais brilhante chama-se Shaula (Lambda Scorpi).

DESCRIÇÃO DO CÉU AUSTRAL

Todas as referências são dadas para a latitude do Rio de Janeiro, porém são válidas para uma vasta região do Brasil em torno do Trópico de Capricórnio.

CÉU DE OUTONO

CÉU DE OUTONO - VISTA NORTE

CÉU DE OUTONO - VISTA SUL

A leste do Cruzeiro existem duas estrelas de grande brilho são elas Rigil Kentaurus (Alfa Centauri) e Hadar (Beta Centauri). São chamadas Guardiãs do Cruzeiro. Rigil é a estrela mais próxima do Sistema Solar (mesmo assim a luz demora cerca de quatro anos para percorrer o caminho até aqui). Na verdade Alfa Centauri é uma estrela tripla, isto é, um sistema composto de 3 estrelas das quais duas podem ser vistas da Terra com instrumentos modestos.

A sudeste das Guardiãs estará constelação do Triângulo Astral cuja alfa chama-se Atria. A oeste do Cruzeiro temos uma região repleta de estrelas e objetos interessantes: a Carina. Desta rica constelação podemos destacar o Falso Cruzeiro e Alfa Carinæ, Canopus.

Próximo ao zênite quatro estrelas formam um pequeno quadrilátero: é o Corvo ladeado ao nordeste pela Alfa da Virgem, Spica, e a noroeste pela constelação do Leão, cuja alfa chama-se Régulos.

CÉU DE INVERNO

CÉU DE INVERNO - VISTA NORTE

CÉU DE OUTONO - VISTA SUL

Para o leste (na direção da cauda do Escorpião) existe a constelação de Sagitário cujo desenho lembra vagamente uma chaleira. Esta é a direção do centro da nossa galáxia, uma região rica em objetos interessantes como aglomerados e nebulosas. Destaca-se especialmente o aglomerado M7 localizado entre a cauda do Escorpião e o Sagitário.

No lado sudoeste do céu ainda podemos ver claramente o Cruzeiro do Sul pouco acima do horizonte.

Ao nordeste, próximo ao horizonte, o Grande Triângulo do Norte pode ser identificado numa região extensa do céu ligando as alfas da águia, do Lira e do Cisne.

CÉU DE PRIMAVERA

Esta é uma estação um tanto ingrata para o principiante. Se você colocar sua carta no dia 23 de setembro à meia-noite perceberá que a Via Láctea estará praticamente no horizonte o que nos dá um céu sem muitas estrelas brilhantes. Como o nosso método trabalha com constelações contidas nas proximidades da Via Láctea este céu constitui-se de um desafio para aqueles que já dominam as estações anteriores. Como a primavera é a transição do Inverno para o Verão ainda é possível ver alguns trechos dos céus destas estações.

CÉU DE PRIMAVERA - VISTA NORTE

CÉU DE PRIMAVERA - VISTA SUL

No nascente podemos ver Orion e Touro. No horizonte sul, um pouco para o leste, ainda brilha Canopus. No poente, um pouco ao sul, vemos Sagitário e a cauda do Escorpião. Nesta época, há esta hora, o Cruzeiro está abaixo do horizonte.

Antes e depois meridiano temos duas estrelas muito brilhantes: Achernar, Alfa Eridani e Fomalhaut, Alfa Piscis Austrinus. Ainda ao longo do meridiano, ao norte quatro estrelas formam o Grande Quadrado de Pégaso. São elas: Sheats, Beta do Pégaso, Alpheratz, Alfa da Andromeda, Algenib, Gama do Pégaso e Markab, Alfa do Pégaso.

CÉU DE VERÃO

Ao noroeste de Orion encontramos Aldebaran, Alfa Tauri, com uma cor dourada. Esta brilhante estrela faz parte de um notável asterismo: as Híades que lembra uma letra A com seu vértice voltado para o sudoeste. Este é um dos aglomerado estelares mais próximos de nós.

A sudeste vemos Sírius, Alfa Canis Majoris, a estrela mais brilhante de todo o céu. Ao nordeste vemos a constelação de Gêmeos com suas duas estrelas mais brilhantes Castor (Alfa Geminorum) e Pollux (Beta Geminorum) e um pouco mais ao sul destas brilha Procyon (Alfa Canis Majoris). Ao sul do Cão Maior(ao longo do meridiano) vemos Canopus.

O Cruzeiro ainda pode ser visto a sudeste próximo ao horizonte.

Receita para reconhecer o céu

           

Antes da sua noite de observação é útil uma preparação prévia. Com isto você aproveitará muito mais seu tempo de observação sabendo de antemão o que haverá de interessante no céu.

Primeiramente procure saber se a noite é de Lua, isto é, se a Lua estará no céu. A Lua pode atrapalhar bastante a observação de objetos pouco luminosos como aglomerados e nebulosas. Num calendário você encontra esta informação. Em periódicos especializados em Astronomia você poderá encontrar uma listagem dos astros próximos a Lua em um dado período.

O próximo passo é localizar os planetas no zodíaco. Para isso é preciso utilizar os periódicos acima citados. Esta localização será importantíssima, pois serão os planetas os astros mais brilhantes do céu e facilmente poderiam ser confundidos com estrelas de 1a grandeza. A seguir localize as estrelas de 1a. magnitude que estarão no céu. Juntamente com os planetas estas estrelas serão os primeiros objetos a serem localizados. Dê uma atenção especial à região zenital. Tente memorizar as posições dos planetas, estrelas brilhantes e constelações mais importantes.

Trabalho de campo

A escolha do lugar de observação é muito importante. Procure um lugar pouco iluminado e sem obstáculos que bloqueiem o horizonte.

Sua observação pode começar com o pôr do Sol, mas o céu só atingirá bom nível de escuridão após aproximadamente 1 hora. Este período é chamado de Crepúsculo Astronômico e quando termina é possível ver as estrelas de magnitude 6 (num céu ideal).

Seus instrumentos principais serão seus olhos logo se torna necessário que você conheça seu funcionamento e suas limitações. O olho humano funciona como uma câmara fotográfica. A luz penetra pela pupila que funciona como um diagrama controlando a entrada de luz. Esta luz atravessa uma lente natural chamada cristalino que focaliza as imagens sobre a retina. é aí que os impulsos luminosos se tornam em impulsos nervosos capazes de serem interpretados pelo nosso cérebro.

Na retina existem dois tipos de células fotossensíveis: os cones e os bastonetes. Os cones são sensíveis às cores e demoram cerca de 10 minutos para se acostumarem à baixa iluminação, contudo sua eficiência é pequena durante a noite. Já os bastonetes demoram mais tempo (algo em torno de 1 hora) para atingirem sua eficiência máxima. Esta célula funciona como um filme preto e branco percebendo diferentes tons de cinza. Os bastonetes necessitam de bem menos luz do que o cone por isso percebe pouco as cores das estrelas e dos objetos que nos cercam a noite.

Conclusão: só após aproximadamente 1 hora em escuridão seus olhos estarão adaptados o suficiente para vislumbrar os astros de maior magnitude (menos brilhantes). Se precisar consultar o planisfério ou fizer alguma anotação utilize uma pequena lanterna recoberta com várias folhas de papel celofane vermelho. Nossos olhos são menos afetados pelo vermelho o que evita um novo período de readaptação.

No início da observação você tem que ter em mente o local do pôr do Sol para usá-lo como referência para identificar os pontos cardeais. Procure orientar a carta em relação a eles.

Agora comece sua busca com os astros mais brilhantes. Parta da região ao redor do zênite para o horizonte. Tente achar de início o astro mais brilhante (planeta ou estrela) mais próximo ao zênite. A seguir visualize as constelações chaves que contém estrelas brilhantes. Através de alinhamentos você irá localizando os astros menos brilhantes e constelações menos notáveis. Nos locais de céu muito bom a quantidade de estrelas é muito grande e dificulta um pouco o reconhecimento. Por isso é bom começar com um céu de menor qualidade. A poluição luminosa (névoa, luz artificial etc.) agirá como um filtro diminuindo o número de estrelas, isto é, só às mais brilhantes serão vistas. Guarde na memória suas posições relativas e quando tiver diante de si um céu limpo procure-as.

Em geral, as cartas celestes trazem impressa uma faixa clara que circunda o disco de forma mais ou menos irregular. Esta faixa representa a Via-Láctea, a nossa Galáxia. Num céu bom ela aparece como uma faixa nebulosa que geralmente cruza o céu de um lado a outro.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

ALMEIDA, Gulherme de. "Roteiro do Céu", de Guilherme de Almeida (4.ª Edição) Ed.Platano Slides do Curso ministrado no Mast em Maio de 2004 FARIA, R. P. "Astronomia À Olho Nu". Editora Brasiliense. 1986. 

JACI Monteiro, Mário, "Constelações". Publicação do Clube de Astronomia do Rio de Janeiro (CARJ).

MENZEL, D. H. & PASACHOFF, J. M. "Guia De Campo De Las Estrellas Y Los Planetas De Los Hemisférios Norte Y Sur" Editora Omega. 1986. Barcelona. Espanha.

MOURÃO, Ronaldo R. de F. "Carta Celeste do Brasil". Editora Bertrand Brasil, 1985.

_____. "Atlas Celeste". Editora Vozes. 1982.

NICOLINI, Jean. "Manual do Astrônomo Amador". Editora Papirus. 1985.

VIEIRA, Fernando. Identificação do Céu. Publicação da Fundação Planetário - Rio de Janeiro. 1986.

Periódicos onde se pode encontrar posições dos planetas:

ANUÁRIO DE ASTRONOMIA. Ronaldo R. de F. Mourão. Editora Bertrand Brasil. Publicação Anual.

EFEMÉRIDES ASTRONÔMICAS. Publicação Anual do Observatório Nacional.

ASTRONOMY. Revista americana publicada mensalmente.

SKY AND TELESCOPE. Revista americana publicada mensalmente.

Mapas Celestes:

A maior parte dos mapas aqui apresentados foram baseados no software SkyMap Pro Version 5.

Para um Planisfério que você mesmo imprime e monta visite o link: http://planeta.terra.com.br/lazer/zeca/pratica/planisferio.htm

PROFESSORA ROSANE SANTOS