UM RELATO DA HISTÓRIA DE TYCHO BRAHE E ALGUMAS DE SUAS
CONTRIBUIÇÕES PARA A ASTRONOMIA
BRAZ, André B.
(1); Daniel
(1); GUIMARÃES, Eder
(1); RODRIGUES, Leonardo A.
(1);SANTOS, Almir B.
(1); OTA, Iuri
(1)1 - Instituto de Física - Universidade de São Paulo. CEP 05508-030- São Paulo-SP
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[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected];RESUMO
O presente trabalho compreende uma síntese de uma das principais contribuições à ciência moderna, geradas originalmente de observações e medições astronômicas, pelo então genial astrônomo dinamarquês Tycho Brahe, no século XVI.
Suas observações geraram uma quantidade de dados sobre o movimento de astros, principalmente de Marte e das fases da Lua que mais tarde, após a sua morte, foram uteis a seu aluno Johannes Kepler. Kepler com a posse desses dados, e com sua própria interpretação, descobriu que existia uma harmonia celestial no movimento dos planetas, padrão esse conhecido como as leis de Kepler. Essas leis do movimento planetário desafiaram a astronomia e a física de Aristóteles e Ptolomeu vigente à época.
Tycho Brahe é lembrado principalmente por suas meticulosas observações, feitas com instrumentos que ele mesmo desenhou antes do advento do telescópio. Seus principais instrumentos, o quadrante, o sextante e a armilaria esférica equatorial, eram dotados de extraordinária precisão na medida das latitudes e altitudes das estrelas. Estes instrumentos eram uteis também na navegação e na construção de mapas.
Destaca-se também pelas construções de observatórios, como o de Uranienborg e Stjerneborg, responsáveis pelos conjuntos de dados gerados de suas investigações.
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho apresenta uma síntese sobre a contribuição à ciência moderna de um personagem que é quase desconhecido por estudantes e professores de Física, o astrônomo dinamarquês Tycho Brahe.
Destaca-se neste estudo a construção dos observatórios e instrumentos precisos de medição astronômicos de autoria do próprio Tycho Brahe, e que contribuíram consideravelmente para o desenvolvimento da astronomia.
Tycho Brahe, quando mencionado em alguns livros didáticos aparece de forma esporádica, quase que exclusivamente pelo fato de Kepler haver utilizado os dados de suas observações na formulação das três famosas leis do movimento planetário: as leis de Kepler (Medeiros, 2001).
Tycho foi um astrônomo observacional da era que precedeu a invenção do telescópio, e as suas observações da posição das estrelas e dos planetas alcançaram uma precisão sem paralelo para a época. Após a sua morte, os seus registros dos movimentos de Marte permitiram a Johannes Kepler descobrir as leis dos movimentos dos planetas, que deram força à teoria heliocêntrica de Copérnico (Zanetic, 2007).
Mas Tycho não defendia o sistema de Copérnico (teoria heliocêntrica), mas propôs um sistema em que os planetas giravam em torno do Sol e este orbitava em torno da Terra (Filho, 2001).
2. CONTEXTO HISTÓRICO À EPOCA DE TYCHO BRAHE
Segundo Medeiros (2001), existe pouca publicação com texto em português para nos ajudar a entender toda essa história. A melhor obra é o clássico Os Sonâmbulos, escrito pelo inglês Arthur Koestler nos anos sessenta. Koestler, jornalista e escritor, havia estudado Física na sua juventude. Sua obra é de fácil leitura e as informações ali contidas foram retiradas, principalmente, de obras de maior porte, como por exemplo, o clássico livro de Dreyer, que foi editado em Edimburgo em 1890.
De acordo com Filho (2012), Tycho Brahe nasceu em Knudstrup, Dinamarca, a 14 de dezembro de 1546, falecendo em Praga, atual República Checa, a 24 de outubro de 1601. Desde jovem tinha grande interesse em estudar astronomia, mas atendeu à ordem paterna e cursou, durante três anos, o curso de Direito na Universidade de Copenhague. Depois, seguiu para Leipzig, Rostock e Augsburg, onde aperfeiçoou seus conhecimentos humanísticos.
Segundo Filho (op. cit.), Tycho esteve ao serviço de Frederico II da Dinamarca e mais tarde do imperador Rodolfo II da Germânia, tendo sido um dos representantes mais prestigiosos da ciência nova - a ciência renascentista, que segundo este autor abrira uma brecha no sólido edifício construído pela Idade Média, baseado na síntese da tradição bíblica e da ciência de Aristóteles.
Continuando o trabalho iniciado por Copérnico, foi acolhido pelos sábios ocidentais com certa resistência. Estudou detalhadamente as fases da Lua, o qual possibilitou obter uma minuciosa e importantíssima coleta de dados. Muitos desses dados serviram mais tarde a Johannes Kepler. Este por sua vez descobriu uma harmonia celestial existente no movimento dos planetas, padrão esse conhecido como as leis de Kepler.
Segundo Poppe e Martins (2012) aos treze ou quatorze anos, Tycho leu o Almagest, um tratado de astronomia escrito por Ptolomeu, e De Revolutionibus, obra mais importante de Copérnico. Brahe percebeu que as medições astronômicas da época vigente não tinham precisão suficiente para esclarecer qual modelo seria correto.
Embora Tycho Brahe tenha criado e utilizado instrumentos rudimentares, suas medições e interpretações demonstraram muitas imperfeições no pensamento de Ptolomeu, passando a chamar a atenção dos astrônomos para a necessidade de instrumentos mais precisos e técnicas de observação mais acuradas (Filho, 2001).
3. CONTRIBUIÇÃO A ASTRONOMIA
Em 1575 realiza viagem de estudos pela Europa, principalmente Alemanha e Itália. Volta à Dinamarca por insistência do rei Frederico II, que lhe concede, por doação, a ilha de Hven e uma pensão anual, a fim de que tivesse condições de construir e equipar um novo observatório astronômico.
Dois observatórios foram construídos na ilha de Hven. E ali, graças ao apoio permanente do rei, Brahe realizou um trabalho monumental, tornando-se o maior astrônomo de sua época. Suas medições eram realizadas pelos próprios instrumentos que ele mesmo desenvolvia. Tycho foi o primeiro astrônomo a calibrar e checar a precisão de seus instrumentos periodicamente, e a corrigir suas observações por refração atmosférica, segundo Filho (op. cit.).
3.1. Observatório de Uranienborg
Em 1576 o rei da Dinamarca deu a Tycho Brahe o direito de usar a ilha de Hven para a construção de um observatório astronômico (Figuras 1 e 2). A construção final do projeto de Tycho Brahe, Uranienborg, era uma combinação admirável de um observatório astronônico e um palácio decorado, rodeado por um jardim geométrico. Mais tarde um grupo de outros pequenos observatórios foram adicionados à construção original (Ekman e Agren, 2009).
Figura 1 – Observatório de Uranienborg (Nacional,
2014). Figura 2 - Observatório de Uranienborg (ao centro) rodeado pelo seu jardim (Nacional, op. cit.).
Brahe construiu todos seus instrumentos, projetados para conseguir uma precisão nunca antes alcançada, sempre comparava dados de seus instrumentos entre eles para checar e se correspondiam. Com seus instrumentos ele conseguia com alta precisão medir altitudes de estrelas acima do horizonte, Brahe dizia que essas altitudes podiam ser lidas a cada 1/6 de minuto (10 segundos). Observações, feitas também com a ajuda de assistentes, foram realizadas em todas as noites limpas durante um período de 20 anos, apenas a olho nu (Ekman e Agren, op. cit.).
O trabalho principal do observatório era determinar às latitudes e altitudes das estrelas, uma vez descobertas as altitudes delas era possível determinar também suas declinações. Uma vez determinada as declinações das estrelas era possível determinar a latitude de um lugar arbitrário que ajudaria na criação de mapas e na navegação da época (Ekman e Agren, op. cit.).
As medidas de latitude em Uranienborg de Brahe foram de precisão impressionante. Ele determinou a latitude da ilha de Uranienborg em um mapa publicado por ele mesmo com a medida de 55º54'40'', no entanto Brahe não considerou a refração da luz solar na atmosfera, pois havia chegado à conclusão de que esta refração era insignificante para latitudes acima de 45º, o que não é verdade, hoje considerando a refração da luz podemos dizer que Brahe estimou a latitude de Uranienborg sendo 55º54'00''. Com satélites modernos foi encontrado que a real latitude de Uranienborg é 55º54'24'', logo podemos ver que Brahe mesmo sem o uso de telescópios conseguiu uma latitude com um erro de apenas 24'' (Ekman e Agren, 2009).
3.2. Observatório de Stjerneborg
Ainda segundo os autores supracitados, Tycho o construiu em aproximadamente em 1581, ele escreve: “Meu propósito era parcialmente ter um lugar para colocar alguns de meus mais importantes instrumentos seguramente de forma que eles não ficassem expostos às intempéries, e deveriam ser mais fáceis de serem utilizados, e parcialmente para separar meus colaboradores quando estiverem comigo, para ter alguns deles fazendo observações no próprio castelo, outros nestes porões, de forma que eles não atrapalhem uns aos outros ou que venham a comparar suas observações antes que eu quisesse.”.
Figura 3 - Aspecto geral do observatório de Stjerneborg (Nacional, op. cit.).
3.3. Esfera Equatorial (Armilaria)
Grande parte da reputação de Tycho Brahe deriva de suas construções e usos de instrumentos astronômicos de grande porte e altas precisões.
A descrição destes instrumentos pode ser encontrada a partir de várias de suas publicações, mas seus relatos mais detalhados são encontrados em sua obra Astronomiae Instauratae Mechanica (1598), neste trabalho é revelado que Tycho desenvolveu e utilizou quatro tipos de armilaria, Figura 4, (Mosley, 1999).
3.4. Quadrante e Sextante
Dois dos instrumentos utilizados por Tycho Brahe nas medições dos astros são o quadrante e o sextante, Figura 5, e como os próprios nomes indicam, correspondem a um quarto e um sexto de um círculo, respectivamente. De acordo com Alves (2012), o quadrante já era utilizado para medir a altura angular do astro desde a antiguidade, sendo aperfeiçoado por Brahe posteriormente. Já o sextante foi inventado pelo próprio Brahe para medir o afastamento angular.
Figura 5 - Ilustração dos quadrantes e sextantes de Tycho Brahe (Filho, 2012).
Segundo Ronan (2001) uma das novidades feitas no quadrante por Tycho foi amplia-lo, para 1,8 metros de raio, enquanto que os já existentes na época eram instrumentos pequenos, e podiam ser transportados por uma pessoa. Por motivo óbvio o quadrante de Tycho Brahe não podia ser transportado facilmente, aliás, nem sequer tinha sido feito para essa finalidade.
Para tanto, foi necessário criar espaços reservados ao seu uso, dai vemos a necessidade de Tycho Brahe por observatórios astronômicos.
Uma segunda inovação no quadrante, conforme Ronan (op. cit.), é que este instrumento tinha inicialmente uma graduação bem espaçada, com 1 minuto de arco (1/60 de 1 grau de arco). Brahe, por sua vez, aumentou a precisão do instrumento dividindo cada 1 minuto de arco em seis partes, conseguindo assim uma medida de até 1/6 de minuto (10 segundos de arco).
No entanto, uma das maiores inovações de Brahe, ainda de acordo com Ronan (op. cit.), não foi necessariamente a fabricação de seus instrumentos, mas se estendeu a algo bastante familiar da física experimental. Mais tarde, Brahe percebeu que construir instrumentos cada vez maiores não iria lhe dar medidas mais precisas. Ele concluiu que os pesos dos instrumentos feitos de metais, a partir de certo tamanho, geravam uma distorção. Então, ele observou que não havia problema algum as medidas serem imprecisas, pois era possível estimar o seu erro.
Brahe fixava os instrumentos para evitar as interferências do vento e da mão do observador. O quadrante foi fixado em uma parede, e passou a ser chamado de quadrante mural.
4. CONCLUSÕES
Esta nova astronomia, baseada nos trabalhos de Tycho Brahe, foram fundamentais para que Kepler defendesse o modelo de Copérnico - teoria heliocêntrica do Sistema Solar, modelo este considerado um marco no longo e controverso processo de construção da chamada Revolução Científica - a ciência moderna.
Tycho Brahe é lembrado principalmente por suas meticulosas observações, feitas com instrumentos que ele mesmo desenhou antes do advento do telescópio. Graças a essas observações que seu aluno Johannes Kepler formulou as leis do movimento planetário.
Evidencia-se desta maneira que Tycho teve uma importância muito grande na astronomia, que vai além de fazer medidas mais precisas do que a vigente até aquele momento. É possível que sem suas medições, Kepler não conseguiria enunciar as leis do movimento planetário.
Salienta-se que a ciência moderna, isto é, a ciência que conseguiu articular o método de observação e experimentação com o uso de instrumentos, começou a se desenvolver, propriamente, na Europa no século XVI.
5. REFERÊNCIAS
Alves, V.C. A Evolução dos Instrumentos de Observação Astronômica e o Contexto Histórico-Científico. Disponivel:
http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/arquivos/File/outubro_2012/artigos_ciencias/astronomia_historico.pdf. Acesso em: 29/11/2014.
Ekman, M; Agren, Jonas. A Study of Tycho Brahe´s Astronomical latitude Determination of Uranienborg using Satellite Positioning and Deflections of the Vertical. Summer Institute for Historical Geophysics. Aland Islands. 2009. Acesso em: 29/11/2014.
Filho, K. S. O. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/. Acesso em: 29/11/2014. Medeiros, A. Entrevista com Tycho Brahe. Física na Escola. V. 2, n. 2. 2001.
Mosley, A. Department of History and Philosophy of Science of the University of Cambridge. Disponível em:
http://www.hps.cam.ac.uk/starry/tychoarmill.html. Acesso em: 29/11/2014
Nacional, Observatório. Disponível em: http://www.on.br/ead_2013/site/conteudo/cap7-historia/astronomia-renascenca/tycho-brahe/tycho-brahe.html. Acesso em: 29/11/2014.
Ronan, C.A. História ilustrada da ciência da Universidade de Cambridge, vol. 3: da Renascença a revolução científica. Rio de Janeiro: Joge Zahar ed. 2001.
