Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
Instituto de Física & Química – IFQ
Universidade Aberta do Brasil – UAB
Curso de Licenciatura em Física – EaD
Textos Auxiliares para a disciplina:
Introdução à Astronomia e à Astrofísica
PARTE VI
Identificação do Céu e Magnitudes
Produzido pelo Prof. Gabriel Rodrigues Hickel
Ano 2019
Todos os direitos reservados à UNIFEI e UAB. O uso deste material para fins didáticos, não lucrativos, é permitido, desde que mantidos os créditos.
Conteúdo deste texto: LX – O Céu visto a Olho Nu
LXI - Identificando Estrelas, Constelações e Planetas LXII - Outros Objetos vistos no Céu
LXIII - Fenômenos Celestes Raros
LXIV – Poluição Luminosa: o que é e como combatê-la LXV – Instrumentos Ópticos
LXVI - Detectores Simples: Câmeras Digitais
LXVII – Medindo o Brilho: o Sistema de Magnitudes
Referências Bibliográficas utilizadas neste texto
Livros:
1 – Karttunen, H.; Kröger, P.; Oja, H.; Poutanen, M.; Donner, K.J.; Fundamental Astronomy. Editora Springer, 5a Edição, Berlim, 2007.
2 – Cayeux, A.; Brunier, S.; Os Planetas. Editora Francisco Alves, Rio de Janeiro, 1985.
Apostilas e Apresentações:
1 – Dominici, T.; Gargaglioni, S.; Identificação e Combate à Poluição Luminosa; Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA/MCTI), 2012.
Endereços eletrônicos:
1 – Wikipedia; “Apparent Magnitude”
http://en.wikipedia.org/wiki/Apparent_magnitude (em inglês) (acesso em 15/Setembro/2019)
2 – Espenak, F.; “50 Brightest Stars”
http://astropixels.com/stars/brightstars.html (em inglês) (acesso em 01/Setembro/2018)
LX – O Céu visto a Olho Nu
Talvez você já tenha estado em um local muito escuro, longe de centros urbanos e pontos de iluminação pública, em uma noite aberta; de preferência, sem a Lua no céu. Olhar o céu (Figura VI.1) nestas situações é sem igual, a quantidade de estrelas "chega a sufocar", como descrevem alguns.
Figura VI.1 - Esta espetacular imagem, obtida por Tunc Tezel, mostra parte do céu entre as
constelações de Escorpião e Vela, mais ou menos o campo de visão de um único olho humano. O esplendor da Via-Láctea é facilmente notado na imagem, mas a olho nu não conseguimos ver estas cores e o contraste obtidos pela câmera fotográfica.
O céu é dinâmico e muda o seu aspecto ao longo do tempo. Ao longo
de um dia solar, causado pela rotação da Terra que habitamos, temos a sucessão da parte clara e da parte escura deste período. Durante a parte clara do dia, voltados para o Sol, vemos um aspecto azulado do céu, sem estrelas. Além do próprio Sol, somente a Lua e o planeta Vênus (para quem tem boa visão) são possíveis de serem vistos.1 Na medida em que entramos na parte escura do dia, as estrelas, planetas e outros astros, passam a aparecer.
É importante salientar que a parte clara do dia é causada pelo
espalhamento da luz do Sol na nossa atmosfera. Se não houvesse
atmosfera, poderíamos ver as estrelas, mesmo com o Sol acima do horizonte. O espalhamento da luz do Sol (Figura VI.2) é efetuado pelas moléculas dos gases da nossa atmosfera (principalmente N2 e O2) e é bem descrito pelo modelo de espalhamento de Rayleigh.
Figura VI.2 - Esta sequência de imagens mostra um pedacinho do céu fotografado com uma
câmera fora de foco, sempre com o mesmo tempo de exposição. É nítido que o tom de cor fica entre o azul claro e o preto, dependendo do Sol estar acima do horizonte.
O espalhamento Rayleigh ocorre quando o tamanho das partículas que espalham a luz são bem menores do que o comprimento de onda da radiação espalhada. Ambas as moléculas N2 e O2 têm mais ou menos o mesmo tamanho, cerca de 310-10 m ou 3 Å. A radiação da luz visível tem comprimentos de onda que vão de 3000 a 7000 Å, ou seja mais de mil vezes maior que o tamanho das moléculas.
Mas por que o céu é azul, se a radiação visível que é espalhada, possui todas as cores?
A seção de choque de espalhamento Rayleigh das moléculas é inversamente proporcional ao comprimento de onda da radiação, na quarta potência ( -4). Então, como o comprimento de onda da luz azul é cerca
de 4/7 do da luz vermelha, podemos ver que o espalhamento da luz azul é cerca de 9 vezes mais eficiente que o da luz vermelha:
4 , 9 4000 7000 4 4 4 azul vermelho vermelho azul
Por esta razão, o nosso céu adquire uma coloração azulada quando a atmosfera é iluminada por uma fonte de luz intensa, como o Sol.
Figura VI.3 – Porcentagem de luz
espalhada pela atmosfera terrestre, conforme o comprimento de onda da radiação, de acordo com o Espalhamento Rayleigh.
O espalhamento Rayleigh (Figura VI.3) é muito eficiente na atmosfera da Terra, chegando a espalhar cerca de 20% da luz azul advinda do Sol. Isto é suficiente para que o brilho do fundo de céu, durante a parte clara do dia seja 16 milhões de vezes maior que à meia-noite (em uma noite sem Lua).
A Lua também pode "clarear" a noite. Como ela reflete a luz do Sol, também vai ocasionar espalhamento de luz na nossa atmosfera. A Figura VI.4 mostra que este espalhamento é idêntico ao que acontece durante a parte clara do dia. Uma longa exposição fotográfica revela os mesmos detalhes da paisagem e a mesma coloração do céu, como se fosse dia. Só as estrelas é que indicam que a foto é noturna.
Figura VI.4 – Paisagem noturna no
Observatório do Pico dos Dias (Brasópolis-MG), em dia de Lua cheia, obtido com uma câmera que permite longas exposições. O espalhamento da luz da Lua é idêntico ao que ocorre durante o dia.
Fotos obtidas na superfície de outros planetas também mostram um céu com luz espalhada, muito embora este espalhamento seja diferente, pois a composição e densidade de cada atmosfera influenciam no espalhamento. As Figuras VI.5 e VI.6, foram tomadas pelo robô explorador Spirit, da NASA, na superfície do planeta Marte, durante a parte clara do dia marciano e no pôr-do-Sol. Veremos em detalhe a atmosfera de Marte no módulo de Sistema Solar, mas o que interessa agora é ver que o espalhamento lá é bem diferente. Durante o dia, a atmosfera marciana adquire uma coloração branco-avermelhada. No pôr-do-Sol, a luz vermelha é espalhada e é a azul que chega aos olhos do observador.
Figuras VI.5 (acima) e VI.6 (ao lado) - Imagens obtidas pelo robô explorador Spirit, da NASA, a partir da superfície de Marte. O espalhamento na atmosfera marciana faz com que a luz vermelha seja preferencialmente espalhada (em cima). A luz azul domina apenas no nascer e no pôr-do-Sol (ao lado). Isto é o oposto do que ocorre na Terra.
Figura VI.7 – Imagem obtida na superfície da Lua, por uma
das missões Apollo. Sem atmosfera, o Sol não provoca espalhamento.
A inexistência de uma atmosfera leva a um céu sem espalhamento. Com isso, mesmo com o Sol acima do horizonte, o aspecto é de noite. Isso é notável nas fotos obtidas pelos astronautas, na superfície da Lua (Figura VI.7). Só não vemos estrelas nas imagens, porque as câmeras da época eram pouco sensíveis. O efeito de "halo" em torno do Sol ocorre no sistema de lentes da câmera.
Assim, concluímos que a limitação imposta pelo espalhamento da luz visível do Sol, por nossa atmosfera, permite que vejamos o esplendor do céu apenas durante a noite. E isto ainda depende da fase da Lua. Quanto mais próximo da Lua cheia, mais o céu noturno será claro e maior a limitação para ver astros mais fracos.
O céu também altera o seu aspecto ao longo do ano. Naturalmente,
na medida em que a Terra gira em torno do Sol (Figura V.8), o lado não iluminado (noite), aponta para direções diferentes, percorrendo 360o em cerca de 365 dias, fornecendo uma mudança em torno de 1 grau por dia. Isto significa que se olharmos o céu noturno todo dia, no mesmo horário, por exemplo às 21:00, veremos as estrelas e constelações migrarem cerca de 1o por dia para oeste. Teríamos a sucessão de todo o céu, até que 1 ano depois, veríamos exatamente a mesma configuração.
Figura VI.8 – Na medida em que movimenta, um observador na Terra vê o Sol projetado sobre
uma das constelações do zodíaco, em contrapartida, observa a constelação zodiacal diametralmente oposta, à meia-noite. Este movimento é cerca de 1o por dia.
A Figura VI.8 mostra que na medida em que a Terra se desloca em sua órbita, vemos o Sol percorrer as constelações do Zodíaco. Esse movimento é aparente, somos nós que nos movimentamos. Da mesma forma, olhando para o lado oposto, veremos constelações diferentes à meia-noite. Por exemplo, no dia 21 de Janeiro, temos a impressão de ver o Sol contra a constelação de Capricórnio. Na mesma data, à meia-noite, vemos a constelação de Câncer cruzar o meridiano local. Isto vale não só para o Zodíaco, mas para todo o céu
Figuras VI.9 e VI.10 - Aspectos do céu noturno para a cidade de Itajubá-MG (sem a Lua e
planetas), às 21:00 do dia 21 de Dezembro (à esquerda) e 21 de Março (à direita). Em 21 de Dezembro as estrelas Sírius e Canopus e as constelações de Órion e Touro são as mais marcantes, no lado leste do céu. Três meses depois (21 de Março), elas já estão na porção oeste do céu. A Via-Láctea atravessa o céu de sudeste para noroeste e o Cruzeiro do Sul e as estrelas Alfa e Beta Centauro aparecem na porção sul. Simulação com o Stellarium.
Figuras VI.11 e VI.12 - Aspectos do céu noturno para a cidade de Itajubá-MG (sem a Lua e
planetas), às 21:00 do dia 21 de Junho (à esquerda) e 21 de Setembro (à direita). Em 21 de Junho as estrelas Alfa e Beta Centauro, Arcturus, Vega, Spica, Antares e Altair e as constelações do Cruzeiro do Sul e Escorpião são as mais marcantes. A Via-Láctea atravessa o céu de nordeste para sudoeste. Três meses depois (21 de Setembro), a Via-Láctea atravessa o céu de norte para sul. Alfa e Beta Centauro ainda aparecem no sul, Escorpião e Antares estão na porção oeste do céu, bem como Vega e Altair. Na porção sul a novidade é a estrela Achernar e as Nuvens de Magalhães. Simulação com o Stellarium.
Quando analismos o que vemos no céu, não podemos deixar de falar do "detector" utilizado: nossos olhos. A evolução de nossa espécie moldou um dos mais sofisticados mecanismos de captação de luz e de interpretação luminosa do ambiente terrestre. Entretanto, esta evolução moldou nossos olhos para enxergar durante o dia, com a abundância da luz solar (hábito diurno). O que chamamos de "luz visível" é uma pequena parte do que o Sol emite e uma das duas janelas que a nossa atmosfera permite passar (Figura VI.13).
Figura VI.13 - A atmosfera da Terra age como um filtro natural à radiação que vem do espaço.
As de mais alta energia (raios gama, X e ultravioleta) são barradas por completo, a 20 km de altura. Uma pequena parte do ultravioleta (UV), a luz visível e uma pequena parte do infravermelho (IV) chegam até o solo. É a chamada "Janela Óptica", onde enxergamos. A maior parte do IV e do sub-milimétrico é barrada pelo vapor de água. Depois temos outra janela em ondas de rádio (a qual a radioastronomia aproveita). Ondas de rádio muito longas são barradas pela ionosfera.
O Sol emite em todas as frequências, de raios-gama à rádio, mas a maior parte da sua energia concentra-se do ultravioleta (UV) ao infravermelho (IV). O pico de emissão é no visível, na cor verde, mas devido à resposta do olho humano, vemos o Sol como branco-amarelado.
A evolução do nosso olho foi tal que as células sensíveis à radiação eletromagnética concentraram a sua resposta nos comprimentos de onda da luz visível, adequando-se ao espectro do Sol. Na Figura VI.14, vemos um esquema do olho humano.
Figura VI.14 – Esquema do olho humano. Os elementos principais são a Íris, capaz de controlar
a entrada de luz para o interior; o Cristalino, que funciona como lente; a Retina, que é o tecido fotosensível.
A luz incidente é limitada pela Íris, uma camada muscular que pode aumentar ou diminuir a abertura circular de entrada de luz para a parte interna do olho. A Íris fecha-se muito rapidamente (contração muscular), mas demora bastante a abrir por completo (relaxação muscular). Quando vamos observar
o céu da noite em um local escuro, é necessário esperar de 5 a 15 minutos até que a Íris abra-se por completo.
Após passar pela Íris, a luz encontra o Cristalino, uma lente natural que foca a imagem na retina. O Cristalino está sujeito a deformações por músculos laterais, capacitando-o a focar em diferentes distâncias. Com o passar dos anos, o Cristalino pode ficar mais rígido, assim como a musculatura que o molda, cansada. Estes dois efeitos dificultam a capacidade de foco da pessoa.
Na retina, onde a imagem se forma, estão as células sensíveis à luz: os bastonetes e os cones (Figura VI.15). Os bastonetes são apenas sensíveis à luz, não distinguindo cores. Existem cerca de 100 milhões deles na retina. Os bastonetes utilizam a Rodopsina, uma molécula que muda quimicamente com a presença de luz (responde em 10-15 segundos!). Esta reação é reversível, mas a reversão é muito mais demorada (até 30 minutos). Isto explica porque quando vemos algo muito brilhante (como uma lâmpada ou o Sol), produz-se uma imagem fantasma remanescente.
Figura VI.15 – Visão lateral do tecido da retina no microscópio
eletrônico. Na metade superior estão os bastonetes (mais alongados) e cones (mais gordinhos). Na metade inferior são as terminações nervosas deles.
Já os cones são 100 vezes menos sensíveis que os bastonetes, mas distinguem cores e têm melhor definição. Existem cones sensíveis ao azul, ao verde e ao vermelho. São cerca de 6 milhões deles, concentrados na Fovea Central, região onde a maioria das imagens se formam. Graças aos cones, podemos distinguir cores. Devido à distribuição dos cones e bastonetes, quando queremos ver algo de brilho fraco e difuso, não devemos olhar diretamente, mas com um pequeno ângulo, de modo a aproveitar o máximo da sensibilidade dos bastonetes e o máximo da definição dos cones.
A imagem detectada na retina é granulada (cada célula é um "pixel") e ainda contém uma região cega, no local onde o nervo óptico encontra a retina. Para evitar a granulação e a falta de sensibilidade no ponto cego, o olho executa movimentos muito rápidos (imperceptíveis para nós), que fazem os pontos da imagem passearem por várias células sensíveis. Por fim, os impulsos
elétricos são levados ao nervo óptico e de lá ao cérebro, que é o que de fato interpreta a imagem e nos dá a visão. Este processo todo demora 0,1
segundos. Então na verdade, vemos o mundo quadro-a-quadro, com a taxa de 10 quadros por segundo (10 Hz). Não notamos isso porque o cérebro interpola e nos fornece a falsa impressão de continuidade.
Como os nossos outros sentidos, a reposta do olho humano à luz é
através de uma função logarítmica. Supondo que uma luz sensibilize nossos
olhos com uma intensidade (em unidades arbitrárias) igual a 10, as células (e o cérebro) entenderão log(10) = 1. Se a intensidade aumentar de um fator 10, indo a 100, as células entenderão log(100) = 2. Isso é uma forma de proteger os mecanismos de entrada de sinais, das variações bruscas do mundo externo. Assim, sendo F o fluxo luminoso, a resposta R do olho será proporcional ao seu logarítmo, ou seja:
FR log .
Mais à frente, ainda neste módulo veremos que isto tem relação com o sistema de magnitudes.
Para finalizar esta parte do olho humano, vale a pena comentar que este órgão, em particular a retina, degrada-se com o tempo. Os cones e bastonetes
Na medida que envelhecemos, perdemos sensibilidade à luz e tudo parecerá mais avermelhado do que de fato é. O pico da qualidade da visão
humana ocorre aos 15 anos. Aos 60 anos temos apenas 30% da sensibilidade que tínhamos aos 30 anos.
Mas o que de fato podemos ver a olho nu??? Supondo uma noite
aberta (sem nuvens), sem a presença da Lua acima do horizonte, sem poluição luminosa próxima; seguem os astros que podemos ver:
Estrelas: podemos ver a olho nu (supondo um olho saudável, jovem, sem óculos e adaptado à escuridão; com um horizonte livre), cerca de 2.500
estrelas (na esfera celeste toda, são cerca de 5.080 estrelas, mas só vemos
metade dela em cada instante). Levando isto para um local de poluição luminosa moderada (cidade pequena), com horizonte um pouco limitado, o número cai para cerca de 800 estrelas. A Figura VI.16 mostra a constelação de Escorpião, a olho nu.
Figura VI.16 - A Constelação de Escorpião como vista a olho nu, da cidade. Nesta imagem
aparecem cerca de 40 estrelas. A imagem tem cerca de 740 graus quadrados do céu. Como o céu todo possui 41.253 graus quadrados, podemos concluir, por proporção direta (se a densidade de estrelas se mantém), que o céu todo tem cerca de 2.230 estrelas. Na verdade, olhando da cidade é um bem menos, cerca de 1.600 estrelas, pois esta constelação tem uma densidade de estrelas maior que a média.
Planetas: só cinco planetas podem ser vistos a olho nu (listados em ordem decrescente de brilho máximo que podem chegar): Vênus, Júpiter,
Marte, Mercúrio e Saturno. Quem tiver uma vista muito boa, se estiver em
um local bem escuro, em uma noite sem Lua e souber exatamente onde olhar, poderá também ver o planeta Urano, no limiar da visão. A Figura VI.17 mostra alguns planetas, a olho nu.
Figura VI.17 – Imagens obtidas pelo autor, de uma parte do céu, junto ao horizonte oeste,
mostrando uma conjunção que ocorreu em 2010, envolvendo quatro planetas. Note que sem identificação, é difícil distinguir o que é planeta e o que é estrela.
Nebulosidades: além das estrelas e planetas, certamente todos já devem
ter ouvido falar da "Via-Láctea". O que chamamos de Via-Láctea, no céu, é o plano da nossa Galáxia visto aqui da Terra. Aprenderemos neste curso que a nossa Galáxia é espiral, o que significa que ela é formada por um disco, com um bojo esférico e barrado junto ao centro. Como estamos inseridos na Galáxia, vemos as estrelas do disco circundarem em nosso céu, ao longo do plano deste disco (Equador Galáctico). Vemos as estrelas mais próximas individualmente, mas as mais afastadas formarão um contínuo luminoso, que se apresenta com um aspecto leitoso no céu, daí o nome "Via-Láctea". Além da nossa própria Galáxia, podemos ver outras três a olho nu: as Nuvens de Magalhães e Andrômeda. As Nuvens de Magalhães (Grande e Pequena) são as duas maiores galáxias satélites da Via-Láctea. Elas são cerca de 10 vezes menores que a nossa Galáxia. Podem ser facilmente vistas a partir do hemisfério sul, como “nuvens” leitosas. Já a galáxia de Andrômeda é a maior galáxia do
nosso Grupo Local (duas vezes maior que a Via-Láctea), sendo o mais afastado objeto que podemos ver a olho nu (cerca de 3 milhões de anos-luz!). Sua visualização é mais facilmente obtida a partir do hemisfério norte, como uma fraca mancha leitosa na constelação de Andrômeda (vide Figura VI.18). Outros
objetos da nossa Galáxia também apresentam um aspecto de mancha leitosa,
destacando-se quando vistos a olho nu: alguns aglomerados estelares (como Ômega Centauri) e regiões de formação estelar (como a Nebulosa da Lagoa), que podem ser vistos sem instrumentos. Por fim, também existe a chamada Luz
Zodiacal, que é o espalhamento da luz do Sol nas partículas de poeira presentes
no plano do Sistema Solar. Ela pode ser vista pouco antes do nascer ou pouco depois do ocaso do Sol, como uma faixa branco-amarelada, ao longo das constelações zodiacais.
Figura VI.18 - Esta interessante imagem, obtida por Daniel López, no Observatório de Teide
(Ilhas Canárias, Espanha), com uma lente grande angular, mostra várias nebulosidades celestes. Na vertical, à direita, vemos a Via-Láctea (plano da Galáxia). Note que existem algumas regiões róseas, que a olho nu, vemos como esbranquiçadas. Essas são regiões de formação estelar. Também existem regiões escuras, que não são ausência de estrelas, mas nuvens escuras moleculares. Na vertical, à esquerda, está a luz zodiacal (no plano do Sistema Solar). Note que ela é mais homogênea e esbranquiçada que a Via-Láctea. Entre as duas, próximo ao centro da imagem, existe um pequeno objeto brilhante, alongado (parecendo um “disquinho” visto de lado). É a galáxia de Andrômeda. Vênus aparece ao lado da cúpula vermelha.
Fenômenos Transientes e Raros: Além dos astros acima citados, que são permanentes no nosso céu, existem objetos que podem ser vistos ocasionalmente. É o caso dos cometas e meteoros (Vide Figura VI.19).
Cometas são objetos do Sistema Solar (os descreveremos no módulo 7), que orbitam em torno do Sol. Eventualmente alguns podem estar próximos e refletir luz suficiente para serem vistos a olho nu (inclusive durante o dia, em ocasiões muito raras!). Já os meteoros são pequenos fragmentos do material espalhado no plano do Sistema Solar (ou até lixo espacial), que penetram na atmosfera da Terra com altas velocidades; aquecendo, sublimando e deixando uma trilha de gás quente e ionizado com o arrasto atmosférico. São as populares "estrelas cadentes". Vemos estes fenômenos no céu da noite (raras vezes, de dia), mas eles ocorrem na nossa atmosfera. Existem algumas "chuvas de meteoros", previsíveis, que descreveremos melhor na seção LXII. Além dos cometas e meteoros, um fenômeno raríssimo também pode ser visto a olho nu:
supernovas, que são estágios finais de estrelas de grande massa. Por fim,
existem também fenômenos transientes causados pelo homem: aviões, balões
e outros objetos que voam ou flutuam, além dos satélites artificiais;
podem ser vistos a olho nu, passando por nosso céu.
Figura VI.19 - Cometas (à esquerda) são bons exemplos de
fenômenos transientes. Dependendo do cometa, sua órbita e aproximação do Sol e da Terra, ele pode ser visível por alguns dias ou até meses. Em média, podemos ver um cometa a olho nu a cada 2 ou 3 anos, tipicamente. Já os meteoros (abaixo) também são transientes, mas de curtíssima duração, da ordem de um segundo. Eles ocorrem quando pequenos fragmentos de material do Sistema Solar (ou lixo espacial) penetra na atmosfera.
Descreveremos nas próximas seções (LXI, LXII e LXIII), estes objetos celestes em detalhes.
LXI - Identificando Estrelas, Constelações e Planetas
Já vimos que podemos ver entre 800 a 2500 estrelas no céu, nebulosidades, 5 planetas, nossa Lua, o Sol e alguns fenômenos transientes. Excetuando o Sol e a Lua que são obviamente identificados no céu, sem qualquer dúvida, como podemos identificar estrelas e constelações? Como achar
Não existe maneira mágica de fazer isto. Conhecer o céu e reconhecer
suas estrelas e constelações pode ser comparado a conhecer uma cidade de porte médio. Você precisará percorrer suas vias, recorrer a mapas ou
pessoas que já a conhecem, marcar mentalmente seus pontos principais; em um processo que pode durar anos.
Existem, claro, algumas dicas. A primeira delas é procurar fazer o
reconhecimento do céu em um local escuro e com o horizonte desimpedido. Como veremos na seção LXIV deste texto, a poluição luminosa
afeta muito a apreciação do céu. Quanto maior a poluição luminosa, menor o número de estrelas que se pode ver. Da mesma forma, ter a visão do céu parcialmente bloqueada por prédios, casas, árvores, montanhas certamente limitará sua abrangência.
A segunda dica, que auxiliará muito, é conhecer de forma aproximada
a posição dos pontos cardeais principais (norte, sul, leste, oeste). Isto
pode ser feito com o auxílio de um gnomon, observando a passagem meridiana do Sol, como já fizemos no Laboratório 2. Caso não tenha tempo para tal, pelo menos tente saber onde o Sol nasce e se põe. Este conhecimento, combinado à terceira dica, que é possuir uma carta ou mapa do céu (carta celeste), formam os três pontos de partida para a identificação.
Mas como adquirir uma carta ou mapa celeste? Nos dias de hoje é
mais fácil e comum recorrer aos recursos computacionais. Existem programas e até mesmo páginas na internet que permitem especificar o céu em qualquer lugar do mundo, para qualquer instante de tempo. Eles podem ser instalados em computadores ou dispositivos móveis, permitindo olhar a carta do céu com praticidade; ou então imprimir a carta pertinente ao dia, hora e local de sua observação. A seguir, listo alguns programas gratuitos e páginas da internet para adquirir uma carta celeste:
Programas
Existe uma grande quantidade de programas de computador para a criação de cartas celestes, alguns mais simplificados, outros bastante sofisticados. Seguem alguns mais populares:
Stellarium
É um programa gratuito (open-source), multi-plataforma (Windows, Linux, Mac), que funciona não só como um planetário, mas é capaz de mostrar imagens, figuras de constelações, animações, dentre outros fantásticos recursos. Permite não só configurar o céu para qualquer lugar da Terra, como também simular perfeitamente seu horizonte (Figura VI.20). Pode inclusive, simular a visão da superfície de outros planetas. É um dos mais utilizados no mundo todo.
página: http://www.stellarium.org/pt/
Figura VI.20 – Aspecto da tela exibida pelo programa Stellarium.
Cartes du Ciel
É um programa gratuito, multi-plataforma (Windows, Linux, Mac), que funciona como um planetário e tem muitas outras funcionalidades. Pode ser utilizado para qualquer lugar da Terra. Permite interatividade com catálogos e fotos de objetos celestes e configurar múltiplas janelas. (Figura VI.21)
página: http://www.ap-i.net/skychart/
Mobile StarChart
É um programa gratuito, destinado a celulares e dispositivos móveis que executam Java. Funciona como um planetário para qualquer lugar da Terra. Permite interatividade com catálogos e fotos de objetos celestes e configurar múltiplas janelas (Figura VI.22).
página: http://mobilestarchart.sourceforge.net/
Figura VI.22 – Aspectos da tela exibida pelo programa Mobile StarChart.
SkEye
É um programa gratuito, destinado a dispositivos móveis que têm S.O. Android. Funciona como um planetário para qualquer lugar da Terra (Figura VI.23). Utiliza o GPS do dispositivo para orientar-se automaticamente.
página: http://lavadip.com/skeye/index.html
Páginas da Internet (Sites)
Várias páginas da Internet também fornecem a carta celeste para qualquer local, dia e hora; com a vantagem de não necessitar de qualquer instalação e de funcionar em qualquer plataforma. Seguem algumas opções:
In-The-Sky Planetarium
É um site gratuito que permite ver o céu em qualquer parte do mundo, para qualquer data e horário (Figura VI.24). Mostra as estrelas e objetos do Sistema Solar. É um simulador simples, mas eficiente e localiza o usuário autoimaticamente (precisa permitir).
página: https://in-the-sky.org/skymap.php
Figura VI.24 – Aspectos da tela exibida pela página In-The-Sky Planetarium.
Star Atlas
Similar ao anterior em tudo, mas com uma projeção mais profissional e fidedigna (Figura VI.25). Detalha a Via-Láctea e outras nebulosidades. Mostra os objetos do Sistema Solar. Reconhece o idioma do usuário pelo IP.
Figura VI.25 – Aspectos da tela exibida pela página Star Atlas.
Uma vez em um local escuro, sabendo a direção aproximada dos pontos cardeais e de posse de uma carta celeste, como reconhecer o céu? Continuando com a analogia de conhecer uma cidade, devemos procurar
pelos pontos de referências principais. No caso do céu, estes pontos são as estrelas mais brilhantes e constelações de fácil reconhecimento.
Vamos usar como exemplo um suposto reconhecimento do céu, em Itajubá-MG, às 21:00 do dia 21 de Setembro. A carta do céu (obtida com o
Stellarium) desta data (sem Lua e planetas!) é a que segue na Figura VI.26.
Notam-se algumas estrelas mais brilhantes. Entre o sul e o sudoeste, junto ao horizonte, vemos um par delas (Figura VI.27). Trata-se de Alfa Centauro (Rigil Centaurus, a mais brilhante) e Beta Centauro (Hadar). Para o lado sudeste, temos uma outra estrela brilhante: Achernar. O Cruzeiro do Sul, constelação característica e que quase todos conhecem, está se pondo no horizonte e não auxilia muita na identificação, por isto, o deixamos de lado.
Olhando para o norte, vemos três estrelas brilhantes, formando um triângulo, entre o norte e o oeste (Figura VI.28). A mais alta é Altair, da constelação da Águia. A mais próxima do ponto cardeal norte é Deneb. E a mais brilhante do triângulo é Vega.
Já temos referências ao sul e ao norte. Se olharmos para oeste (Figura VI.29), veremos uma estrela avermelhada, como o pingo de um sinal de "?" espelhado. É a estrela Antares e o "?" espelhado é a constelação do Escorpião.
Por fim, se de frente para o oeste, erguemos a nossa cabeça a fim de ver o zênite, a visão que temos é esta, com a estrela Altair (já reconhecida) e última das estrelas brilhantes, Fomalhaut (Figura VI.30).
Figura VI.26 – Carta do céu para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG,
sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Desta forma, já temos as referências iniciais para se localizar no céu, reconhecendo estas estrelas brilhantes e tendo as direções sul, norte e oeste bem estabelecidas (Figura VI.31). O próximo passo é reconhecer algumas constelações e estrelas menos brilhantes. Mas antes, alguns comentários sobre as estrelas brilhantes.
Figura VI.27 – Detalhe da parte Sul da carta do céu para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para
a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Figura VI.28 – Detalhe da parte Norte da carta do céu para o dia 21 de Setembro, às 21:00,
Figura VI.29 – Detalhe da parte Oeste da carta do céu para o dia 21 de Setembro, às 21:00,
para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Figura VI.30 – Detalhe da região do zênite da carta do céu para o dia 21 de Setembro, às
21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o
Figura VI.31 – Carta do céu, com as estrelas brilhantes identificadas e os pontos cardeais
determinados, para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
As estrelas são intrinsecamente diferentes. Existem estrelas grandes e pequenas em raio, brilho, massa e temperatura. O brilho que vemos, também chamado de brilho aparente, é função do brilho intrínseco e da distância da estrela até nós. Desta forma, as estrelas que vemos como as mais brilhantes do céu não são nem as mais próximas, nem as mais brilhantes intrinsecamente; mas as que têm maior brilho aparente, levando-se em conta uma ponderação dos dois fatores. Da mesma forma, as estrelas apresentam cores diferentes, conforme a temperatura de sua superfície. A cor que vemos, entretanto, é fruto
da cor real da estrela e da resposta espectral dos nossos olhos (moldados para a luz do Sol). Assim, distinguimos a olho nu apenas alguns tons tênues, como azulado, branco, amarelado, laranja e vermelho (Figura VI.32).
Figura VI.32 – Imagens reais de estrelas, obtidas com uma câmera semi-profissional, fora de
foco. Esta técnica permite que as cores das estrelas sejam evidenciadas. Conforme a cor real das estrelas e a sensibilidade e balanço de cores da câmera (muito similar ao dos nossos olhos), passa-se de um azul escuro para um azul claro, branco, branco-amarelado, laranja e vermelho. Não existem estrelas verdes porque quando o espectro delas tem pico de emissão nesta cor, nossos olhos acabam por interpretar como branco-amarelado, ou seja, nosso Sol tem pico de emissão no verde, mas não o vemos assim. Embaixo de cada imagem está o nome da estrela, tipo espectral dela e temperatura efetiva superficial.
Na Tabela VI.1 são listadas as 50 estrelas mais brilhantes do céu, em ordem decrescente de brilho aparente. A primeira coluna da tabela fornece o nome da estrela. A segunda, a constelação a que pertence. A terceira fornece a magnitude aparente (seção LXVII deste texto), relacionada com o brilho. A quarta dá a distância em anos-luz (1 ano-luz = 9,46 trilhões de km). A quinta coluna dá a coloração aproximada da estrela, mas esta é mais notada ao telescópio. As últimas três colunas fornecem a data do ano para a passagem da estrela pelo meridiano local (linha norte-sul), às 21h, à meia-noite e às 03h da madrugada.
Dando continuidade ao nosso exemplo, para reconhecer o céu às 21:00 do dia 21 de setembro. Já temos as referências das estrelas brilhantes e pontos cardeais, agora vejamos as constelações.
Tabela VI.1 – As 50 estrelas mais brilhantes do Céu
Nome Constelação Mag D (a.l.) Cor Passagem Meridiana às 21:00 00:00 03:00
Sirius Cão Maior -1,44 8,6 branca 15-Fev 01-Jan 16-Nov
Canopus Carina -0,62 310 branca 11-Fev 27-Dez 12-Nov
Rigil Kentaurus Centauro -0.28 4,4 amarela 16-Jun 01-Mai 16-Mar Arcturus Boiadeiro -0,05 37 laranja 10-Jun 25-Abr 10-Mar
Vega Lira 0,03 25 branca 14-Ago 30-Jun 15-Abr
Capella Cocheiro 0,08 42 amarela 25-Jan 10-Dez 26-Out
Rigel Orion 0,18 770 azul 25-Jan 10-Dez 26-Out
Procyon Cão Menor 0,40 11 amarela 03-Mar 16-Jan 01-Dez Betelgeuse Orion 0,45 430 vermelha 07-Mar 20-Jan 05-Dez
Achernar Eridano 0,45 144 azul 01-Dez 16-Out 01-Set
Hadar Centauro 0,61 525 azul 06-Jun 22-Abr 07-Mar
Altair Águia 0,76 17 branca 03-Set 19-Jul 04-Jun
Acrux Cruzeiro 0,77 320 azul 13-Mai 28-Mar 13-Fev
Aldebaran Touro 0,87 65 laranja 14-Jan 30-Nov 15-Set
Spica Virgem 0,98 260 azul 27-Mai 12-Abr 26-Fev
Antares Escorpião 1,06 605 vermelha 13-Jul 28-Mai 13-Abr
Pollux Gêmeos 1,16 34 laranja 04-Mar 17-Jan 02-Dez
Fomalhaut Peixe austral 1,17 25 branca 21-Out 06-Set 22-Jul
Deneb Cisne 1,25 3200 branca 15-Set 31-Jul 15-Jun
Mimosa Cruzeiro 1,25 350 azul 17-Mai 02-Abr 15-Fev
Regulus Leão 1,36 78 azul 07-Abr 23-Fev 08-Jan
Adhara Cão Maior 1,50 430 azul 20-Fev 05-Jan 20-Nov
Castor Gêmeos 1,58 52 branca 02-Mar 15-Jan 30-Nov
Gacrux Cruzeiro 1,59 88 vermelha 14-Mai 29-Mar 12-Fev
Shaula Escorpião 1,62 700 azul 30-Jul 15-Jun 01-Mai
Bellatrix Orion 1,64 240 azul 27-Jan 12-Dez 28-Out
Elnath Touro 1,65 131 azul 27-Jan 12-Dez 28-Out
Miaplacidus Carina 1,67 111 branca 25-Mar 10-Fev 26-Dez
Alnilam Orion 1,69 1300 azul 30-Jan 15-Dez 31-Out
Alnair Grou 1,73 101 azul 08-Out 23-Ago 08-Jul
Alnitak Orion 1,74 820 azul 31-Jan 16-Dez 01-Nov
Regor Vela 1,75 840 azul 10-Mar 23-Jan 08-Dez
Alioth Ursa Maior 1,76 81 branca 19-Mai 04-Abr 17-Fev
Kaus Australis Sagitário 1,79 145 branca 11-Ago 27-Jun 12-Mai
Mirfak Perseus 1,79 590 amarela 27-Dez 12-Nov 27-Set
Dubhe Ursa Maior 1,81 124 laranja 22-Abr 07-Mar 21-Jan Wezen Cão Maior 1,83 1800 amarela 23-Fev 08-Jan 23-Nov
Alkaid Ursa Maior 1,85 101 azul 03-Dez 18-Out 03-Set
Sargas Escorpião 1,86 270 amarela 30-Jul 15-Jun 01-Mai
Avior Carina 1,86 630 laranja 14-Mar 27-Jan 12-Dez
Nome Constelação Mag D (a.l.) Cor 21:00Passagem Meridiana às00:00 03:00
Atria Triâng. Aus. 1,91 415 laranja 17-Jul 02-Jun 17-Abr
Koo She Vela 1,93 80 branca 17-Mar 01-Fev 18-Dez
Alhena Gêmeos 1,93 105 branca 14-Fev 30-Dez 15-Nov
Peacock Pavão 1,94 180 azul 11-Set 27-Jul 12-Mai
Polaris * Ursa Menor 1,97 430 amarela 14-Dez 29-Out 14-Set
Mirzam Cão Maior 1,98 500 azul 11-Fev 27-Dez 12-Nov
Alphard Hidra 1,99 180 laranja 30-Mar 13-Fev 29-Dez
Algieba Leão 2,01 126 laranja 12-Abr 26-Fev 11-Jan
Hamal Aries 2,01 66 laranja 08-Dez 23-Out 08-Set
* visível só do extremo norte da região norte do Brasil (Roraima e Amapá)
A identificação das constelações é feita com o auxílio da carta, procurando ver agrupamentos e alinhamentos. Não se espera que uma
pessoa saiba todas as constelações e agrupamentos, mas conhecer algumas mais características já é suficiente para se orientar no céu. Uma boa maneira de iniciar é pelas constelações das estrelas brilhantes já identificadas.
Vale a pena comentar antes, que as constelações atuais do céu são fruto de várias culturas (Sumérios, Gregos, Romanos) e de várias determinações da União Astronômica Internacional (IAU). Elas representam aspectos históricos, culturais e religiosos, como já vimos no módulo 1 deste curso. Uma
constelação não é nada mais do que um agrupamento de estrelas visto no céu, quase sempe sem qualquer relação física entre si; ou seja, estas estrelas são diferentes e estão a distâncias diferentes. Desta forma,
constelações são meras configurações imaginárias e temporais.
Posto isto, vejamos as constelações associadas às estrelas brilhantes para o nosso exemplo, o céu das 21:00 do dia 21 de Setembro. Vamos começar pelo horizonte sul, onde temos Alfa e Beta Centauro e Achernar (Figura VI.33).
Vemos que as constelações podem ser caracterizadas pela arte (que varia de referência para referência), mas esta é apenas para uma imaginação mais fértil. De fato, a configuração com linhas, auxilia mais. A constelação mais importante a ser guardada desta região é Octante, pois ela é a mais próxima do pólo sul celeste. Como não tem estrelas brilhantes, é de difícil localização. O melhor é procurá-la entre Alfa Centauro e Achernar. A constelação do Centauro é grande, mas de fácil identificação. O problema é que a maior parte dela está abaixo do horizonte para esta situação exemplo.
Figura VI.33 – Detalhe da parte Sul da carta do céu, com as estrelas principais e constelações
identificadas, para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Olhando para o lado oposto (horizonte norte), temos configurações de mais fácil identificação (Figura VI.34). A constelação da Lira é pequena e fácil de identificar por Vega. A estrela Deneb faz parte da constelação do Cisne, que também é facilmente identificada por uma espécie de cruz (corpo do Cisne contra as asas). A estrela Altair identifica a constelação da Águia, sem ambiguidade. À direita dela, está a constelação do Delfim, com estrelas mais fracas, mas muito característica e de identificação simplificada. À leste do Cisne, está Pegasus, uma constelação grande que pode ser identificada pelo seu quadrilátero maior.
Vamos agora nos voltar para o horizonte oeste (Figura VI.35). Nele, a constelação que mais salta aos olhos, com formato característico, é a de Escorpião, encontrada através de Antares.
O horizonte leste carece de estrelas brilhantes e as constelações são grandes e mais difíceis de serem identificadas (Figura VI.36). A constelação da Baleia pode ser iniciada por sua estrela mais brilhante, Diphda. Aries, embora no horizonte, pode ser identificada a partir da estrela Hamal.
Figura VI.34 – Detalhe da parte Norte da carta do céu, com as estrelas principais e
constelações identificadas, para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Figura VI.35 – Detalhe da parte Oeste da carta do céu, com as estrelas principais e
constelações identificadas, para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Figura VI.36 – Detalhe da parte Leste da carta do céu, com as estrelas principais e constelações
identificadas, para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Por fim, quando olhamos para o zênite (voltados para oeste), podemos identificar novamente a Águia e o Peixe Austral, através das estrelas Altair e Fomalhaut (Figura VI.37). A constelação do Grou também é de fácil identificação, com uma sequência de estrelas ao longo de uma curva. No centro do céu, Capricórnio forma uma espécie de triângulo curvado.
Enfim, este é só um exemplo, para dados local, instante e data. O ideal mesmo é praticar, sempre de posse de uma carta celeste.
Logicamente, a presença da Lua e dos planetas também pode
auxiliar na identificação do céu. A Lua é um ponto de referência que ninguém
erra, embora dependendo da fase, atrapalhe a identificação das estrelas mais fracas. Mas quando vemos a Lua? Com que fase? Os programas de computador e páginas da internet sempre indicam a posição e fase da Lua no céu (na carta celeste). Mesmo assim, vale a pena tecer alguns comentários.
Figura VI.37 – Detalhe da região do zênite da carta do céu, com as estrelas principais e
constelações identificadas, para o dia 21 de Setembro, às 21:00, para a cidade de Itajubá-MG, sem os objetos do Sistema Solar, efetuada com o Stellarium.
Como a fase da Lua depende do ângulo de iluminação Sol-Lua-Observador, podemos ver pela Figura VI.38 que as fases da Lua são vistas sempre dentro de um intervalo de horário peculiar. Acompanhe o desenho do sistema Terra-Lua, como se visto do Pólo Norte. Devido à rotação da Terra, a Lua nova nasce às 06:00, culmina às 12:00 e se põe às 18:00. A Lua crescente sempre nascerá às 12:00, culmina às 18:00 e se põe às 00:00. Já a Lua cheia nasce às 18:00, culmina às 00:00 e se põe às 06:00. Por fim, a Lua minguante nasce ás 00:00, culmina às 06:00 e se põe às 12:00. Estes horários são aproximados, mas válidos.
Desta forma, podemos acompanhar as lunações conforme o horário de culminação e aparição no céu. Como já vimos no módulo 3 deste curso, a Lua movimenta-se cerca de 13 graus por dia em sua órbita, o que significa que ela também movimenta esta quantidade no céu, em relação ao fundo de estrelas. Este movimento é sempre no sentido oeste para leste. Logo, a Lua nascerá (e irá se pôr) cerca de 53 minutos mais tarde, em relação ao dia anterior.
Se a Lua é encontrada de forma trivial no céu, o mesmo não se pode falar dos planetas. O aspecto dos cinco planetas que vemos a olho nu (Vênus,
Júpiter, Marte, Mercúrio e Saturno) é quase o mesmo de estrelas brilhantes. Então, como identificar os planetas?
Figura VI.38 – Esquematização do sistema Terra-Lua (fora de escala), mostrando os intervalos
de horário em que vemos cada fase da Lua. Como a Lua movimenta-se em sua órbita bem mais devagar que a Terra gira em torno do seu eixo, podemos considerar a Lua praticamente fixa, ao longo de 24 horas.
Logicamente, o uso de cartas celestes feitas por programas de computador e páginas da Internet, facilita bastante a procura, pois elas também indicam a posição dos planetas. Este é o procedimento mais recomendado para aqueles que não têm nenhuma noção de céu e estão tentando reconhecer os astros pela primeira vez.
Mesmo assim, algumas dicas são úteis para procurar os planetas no
céu. Aí seguem elas:
☞ As órbitas dos planetas estão mais ou menos em um mesmo plano. Isto
significa que os planetas não se afastam muito da eclíptica (caminho aparente do Sol no céu) e estão sempre pelas constelações do Zodíaco (Figura VI.39);Figura VI.39 – Diagrama dos 360o da região do céu de -30o a +30o de declinação,
compreendendo a eclíptica (senóide amarela). As posições do Sol, Lua e dos 5 planetas vistos a olho nu são marcadas para às 21h do dia 21 de Setembro de 2019. As constelações do zodíaco são marcadas em verde.
☞ Mercúrio é um planeta interno à órbita da Terra e por isso nunca se afasta
mais que 28 graus do Sol. Logo, só podemos ver Mercúrio pouco antes donascer ou pouco depois do pôr do Sol (Figura VI.40). A aparência é de uma
estrela alaranjada brilhante (a magnitude varia de +1,4 a -1,7) imersa na luz da aurora ou do crepúsculo (como mostra a Figura VI.41, em que Mercúrio estava perto do aglomerado de estrelas M44, em Câncer). Mercúrio movimenta-se rapidamente em relação ao fundo de estrelas e é possível perceber facilmente o seu movimento de uma noite para outra. Devido ao seu rápido movimento orbital, pode ser visto apenas por 20 dias em torno da máxima elongação;
Figura VI.40 - Vênus e Mercúrio são planetas internos à órbita da Terra e tem afastamento
limitado do Sol. Vênus chega a um máximo de 46o do Sol, no amanhecer ou no crepúsculo.
Mercúrio é ainda mais restrito, afasta-se apenas 28o.
Figura VI.41 – Planeta Mercúrio (astro laranja, à
esquerda), fotografado quando estava próximo ao aglomerado de estrelas do Presépio (M44), na constelação de Câncer. Este planeta só pode ser visto pouco depois do pôr-do-Sol ou pouco antes do nascer do Sol e seu movimento aparente é muito rápido, notado facilmente, de uma noite para outra, tendo-se estrelas de fundo como referências.
Figura VI.42 – Planeta Vênus (astro branco brilhante),
fotografado quando estava próximo ao aglomerado das Plêiades (M45), na constelação de Touro. Este planeta só pode ser visto até 3 horas depois do pôr-do-Sol ou até 3 horas antes do nascer do Sol e seu movimento aparente é rápido, notado facilmente, de uma noite para outra, como mostram as fotos de duas noites sucessivas.
☞ Vênus é o terceiro astro, permanente,
mais brilhante do céu, depois do Sol e da Lua. A proximidade com a Terra e sua capa de
nuvens fazem deste planeta o mais brilhante a olho nu. A exemplo de Mercúrio, Vênus também tem órbita interna à da Terra (Figura VI.40). Ele nunca se afasta mais do que 46 graus do Sol, de modo que podemos vê-lo, nas máximas elongações, a partir das 03h da madrugada, antes do nascer do Sol; ou até às 21h, após o pôr-do-Sol. A aparência é de uma estrela branca muito brilhante (magnitude
varia de -3,6 a -4,5), que chega a fazer sombra, em lugares muito escuros e noites sem Lua. Vênus é tão brilhante que pode ser visto durante o dia,
desde que se saiba onde procurá-lo. O movimento de Vênus, de um dia para
o outro, é facilmente perceptível, sobretudo se o planeta está entre o Sol e a Terra. A Figura VI.42 mostra o deslocamento entre dois dias consecutivos, quando Vênus passou junto ao aglomerado aberto de estrelas das Plêiades, na constelação do Touro, em abril de 2012. Por serem planetas internos à órbita da Terra, Mercúrio e Vênus apresentam fases, a exemplo da Lua. Embora isto só possa ser definido através de telescópios, as fases são decorrentes da posição relativa e influenciam na variação de brilho e visibilidade destes planetas (figura VI.43);
☞ Marte por ser um planeta pequeno e ter uma órbita próxima e
com excentricidade acentuada, apresenta condições muito variáveis de visibilidade. De fato, sua magnitude varia muito, de +1,8 a -2,8. O movimento
relativo entre a Terra e Marte faz com que a cada 2 anos ocorra uma oposição favorável, quando então o planeta vermelho fica mais brilhante (enquanto Marte dá uma volta em torno do Sol, a Terra executada quase duas, vide Figura VI.44).
Figura VI.43 - O movimento relativo entre os planetas internos (Mercúrio e Vênus) e a Terra, é
tal que no lado do poente (oeste) o planeta sobe, vindo de trás do Sol de maneira lenta, por estar mais afastado. Após atingir a máxima elongação, o planeta passa entre a Terra e o Sol, estando mais próximo, o que intensifica seu movimento aparente. No lado do nascente (leste), a situação se inverte. Se observado com um telescópio, o planeta apresenta fases, assim como a Lua. O efeito prático disto, visto a olho nu, é que o máximo brilho, função da distância e do ângulo de fase, acaba ocorrendo próximo da máxima elongação.
Independente das máximas aproximações, a coloração avermelhada de Marte e seu movimento aparente rápido, tornam este planeta relativamente fácil de observar. Marte também apresenta os laços de movimento retrógrado, quando parece ir e voltar no céu, junto às oposições. Eles são causados pelo movimento relativo entre a Terra e Marte (Figura VI.45).
☞ Júpiter é o segundo planeta mais brilhante. Diferentemente de
Mercúrio, Vênus e Marte, seu brilho tem pouca variação, uma vez que está mais distante. Sua magnitude varia de -1,7 a -2,9. O movimento de Júpiter é lento e só é notado a olho nu ao longo de uma semana. Ele demora cerca de 12 anos para dar uma volta em torno do Sol, de modo que visita uma constelação do zodíaco a cada ano, aproximadamente. O aspecto de Júpiter é de uma estrela brilhante esbranquiçada, sendo de fácil identificação (Figura VI.46). Ele também apresenta movimento retrógrado, a exemplo de Marte, mas bem menos acentuado.
Figura VI.44 - Marte gira em torno do Sol em 686 dias, de modo que a cada 2 anos e 49 dias
ocorre uma aproximação com a Terra, devido ao movimento relativo entre os dois. A órbita de Marte tem excentricidade acentuada, o que faz estas aproximações terem distâncias diferentes. As super-aproximações ocorrem a cada 16 anos, em média. Nestas ocasiões, Marte brilha tanto quanto Júpiter, no céu. O quadro da direita mostra a diferença do tamanho angular de Marte, quando está mais afastado da Terra e nas oposições de 2012, 2016 e 2018.
Figura VI.45 - Marte apresenta o movimento retrógrado, resultante do movimento relativo
entre o observador (na Terra) e o planeta vermelho. Durante algumas semanas, Marte parece "voltar" no céu, deslocando-se para oeste e depois retoma o curso normal. À esquerda está o esquema para entender a causa deste movimento retrógrado. À direita, uma combinação de imagens reais, obtidas em 2005 por Tunc Tezel. As posições de Marte estão espaçadas em 1 semana.
Figura VI.46 - Esta imagem, obtida pelo autor, mostra os planetas Júpiter (ao centro) e Vênus
(objeto mais brilhante) na constelação do Touro, no início de Julho de 2012. Júpiter é o quarto astro permanente, em termos de brilho (após o Sol, Lua e Vênus).
☞ Saturno é o mais distante dos planetas vistos a olho nu. Seu brilho
quase não varia em função da distância, mas a razão de aspecto dos seus anéis (os quais não distinguimos a olho nu) introduz uma variação maior do que a de Júpiter. Sua magnitude varia de +1,5 a -0,5. Os anéis de Saturno, como veremos no módulo 7, estão no mesmo plano do Equador do planeta. Saturno tem seu eixo de rotação inclinado em 27 graus. Ele demora cerca de 29,5 anos para dar uma volta em torno do Sol. Isto significa que a cada 15 anos os anéisestarão sob uma inclinação de 27 graus, gerando brilho máximo; mas no meio deste período estes anéis estarão de perfil, levando Saturno ao brilho mínimo (Figura VI.47). Saturno muda de constelação do zodíaco a cada
2,5 anos, aproximadamente e também tem movimento retrógrado muito pequeno. Seu aspecto é de uma estrela amarelo-claro.
Figura VI.47 - Estas imagens, feitas com telescópio por Efrain Rivera, mostram a evolução de
como enxergamos Saturno aqui da Terra, em virtude da inclinação do seu eixo e de sua translação. Em 2005 víamos bem os anéis e o pólo sul de Saturno. Este ano, já vemos melhor o pólo norte, mas a máxima excursão norte ocorrerá em 2020.
Para encerrar esta seção, vamos continuar no exercício de identificação do céu para às 21h do dia 21 de Setembro, mas agora incluindo os planetas, Sol e Lua para este ano, 2019. Nesta horário e data, somente dois planetas estão visíveis no céu: Júpiter e Saturno. Ambos estão do lado oeste do céu. Uma conferida no programa Stellarium, por exemplo, nos mostra que Júpiter está relativamente próximo da estrela Antares (alfa da constelação de Escorpião). Já Saturno, mais alto no céu, confunde-se com as estrelas da constelação de Sagitário (Figura VI.48). A identificação dos dois é fácil, sobretudo Júpiter, que é o astro mais brilhante do céu, neste horário e data. O uso destas cartas celestes facilita não só a identificação dos planetas, mas das próprias constelações, uma vez que os planetas são brilhantes e chamam a atenção no céu.
Figura VI.48 - Céu do lado oeste, em Itajubá, às 21:00 do dia 21 de Setembro de 2019. Os
planetas Júpiter e Saturno estão no setor, sendo o primeiro, o astro mais brilhante do céu, neste momento. Iniciar a identificação do céu por ele, é uma boa medida.
LXII - Outros Objetos vistos no Céu
Como vimos na seção LX deste texto, outros objetos podem ser vistos no céu, além do Sol, Lua, planetas e estrelas. Objetos da nossa Galáxia, como aglomerados de estrelas e nebulosas; a própria Via-Láctea na forma do plano do disco são exemplos destes objetos.
Vamos iniciar pelas nebulosidades que podemos ver no céu a olho nu. É importante frisar que estas
nebulosidades só podem ser apreciadas em um local escuro (longe de centros urbanos), com céu aberto (sem nuvens) e sem a presença da Lua no céu. A Luz Zodiacal é um exemplo de nebulosidade,
muito embora sua observação seja difícil de ser efetuada, devido à luz do crepúsculo/aurora.
Figura VI.49 - A Luz Zodiacal tem o aspecto de um pilar de luz
difusa branco-amarelada, disposta ao longo da eclíptica, após o pôr-do-Sol ou antes do Sol nascer.
A Luz Zodiacal é formada pelo espalhamento da luz do Sol nas partículas de poeira dispostas no plano do Sistema Solar. Por esta razão,
sua coloração é levemente amarelada (Figura VI.49). A sua intensidade é tão maior quanto mais próximo do ponto onde o Sol está, no céu. Logo, podemos apreciá-la melhor cerca de 1 hora antes do nascer do Sol ou 1 hora depois do Sol se pôr. É preciso ter cuidado para não confundi-la com a luz da própria alvorada ou crepúsculo (espalhamento da luz do Sol na atmosfera da Terra) ou com a Via-Láctea. As partículas de poeira são da ordem de 0,3 a 10 mm de diâmetro e estão uniformemente espalhadas pelo plano do Sistema Solar. Ao que tudo indica são fragmentos resultantes de colisões de asteróides e da desintegração de cometas. Em ocasiões raras, em noites de Lua nova, a luz zodiacal pode ser notada ao longo da noite, inclusive o ponto anti-solar, que apresenta um brilho intensificado, chamado de gegenschein. A Figura VI.50, obtida no Observatório de Mauna Kea, no Hawaii, é uma composição de várias imagens do céu na mesma noite, dispostas de modo a ter como referência o plano do Sistema Solar. É notório como a Luz Zodiacal é intensificada próxima ao Sol (nascer e ocaso do Sol) e no ponto anti-solar (centro, elongação de 180 graus), onde ocorre o Gegenschein.
Figura VI.50 - A Luz Zodiacal vista do Observatório de Mauna Kea. Várias imagens do céu da
noite foram obtidas e compostas de modo a deixar o plano do Sistema Solar como referência. Com isso, o plano do horizonte adquire inclinações diferentes. A Via-Láctea também é visível na imagem, cortando na diagonal, à esquerda e à direita. O centro da imagem é o ponto anti-solar, que passa pelo meridiano local, à meia-noite verdadeira. Nele, ocorre uma intensificação da luz zodiacal, devido ao reflexo direto do Sol nas partículas de poeira. É o Gegenschein.
A maior e mais notória nebulosidade que vemos no céu é, sem dúvida, a Via-Láctea. É importante entender que fazemos parte da Via-Láctea.
Ela é uma galáxia espiral barrada, sendo formada principalmente por um disco e um bojo esférico central. Neste disco temos estrelas e nuvens interestelares. Desta forma, quando vemos uma projeção de todo o céu, em coordenadas galácticas (plano fundamental é o plano do disco da Via-Láctea), o que vemos é a Galáxia no nosso entorno, como mostra a Figura VI.51.
Figura VI.51 – Projeção de todo o céu, em coordenadas galácticas. É possível notar a
Via-Láctea, vista em luz visível, conforme observações do satélite astrométrico GAIA. As manchas escuras são nuvens interestelares próximas ao Sol. As duas manchas claras, na parte inferior, à direita do centro, são as Nuvens de Magalhães, galáxias satélites da nossa.
Obviamente não enxergamos a Via-Láctea com esta riqueza de detalhes e cores. O aspecto da Via-Láctea é branco-leitoso, daí seu nome. Mas é possível perceber regiões mais claras e regiões mais escuras (Figura VI.52). Estas regiões mais escuras são as chamadas nuvens moleculares escuras, que barram a luz das estrelas que estão atrás delas. O importante é notar que a Via-Láctea nos envolve e assim, vemos o plano galáctico cobrir 360o no céu. O plano do disco da Via-Láctea não é coincidente com nenhum outro (Equador da Terra ou Eclíptica ou Plano do Sistema Solar). De fato, ele faz um ângulo aproximado de 60o com o plano da Eclíptica (órbita da Terra). Isto significa que a aparência da Via-Láctea no céu vai variar ao longo da noite e também ao longo do ano.
Do hemisfério Sul da Terra, para a latitude aproximada de Itajubá, podemos apreciar quase toda a Via-Láctea, exceto uma pequena parte para declinações mais ao norte. Nos meses de inverno, estamos voltados para as regiões centrais da Via-Láctea (habitamos a periferia da Galáxia), como mostra a Figura VI.53. Já nos meses de verão, observamos as partes mais externas a nós.
Figura VI.52 - Esta imagem acima, obtida com uma lente grande angular "olho de peixe"
mostra todo o céu em um determinado instante e local, quando a Via-Láctea apresentava-se no sentido leste-oeste. Este aspecto nebuloso, salpicado por regiões escuras (nuvens escuras moleculares) pode ser apreciado em uma noite aberta e sem Lua, longe de grande centros urbanos. Esta imagem é muito próxima do que enxergamos.
Figura VI.53 - Esta outra imagem do céu inteiro, feita com uma lente "olho de peixe", mostra
mais do que nossos olhos normalmente percebem da Via-Láctea. A região amarelada, um pouco acima do centro da imagem, entremeada por filamentos escuros, é a região mais central da Via-Láctea, o Bojo esférico central. A quantidade de nuvens escuras moleculares é tão grande que não podemos visualizá-lo por completo.
Ao longo da Via-Láctea, algumas estruturas chamam a atenção. São
nuvens escuras, aglomerados estelares e nebulosas de emissão de regiões de formação de estrelas.
Figura VI.54 – O Cruzeiro do Sul é uma
constelação bem conhecida no Brasil, mas poucos notam a nebulosidade escura, à esquerda da cruz. É o “Saco de Carvão”.
Vamos começar pelo setor sul da Via-Láctea. Do lado esquerdo inferior do Cruzeiro do Sul existe uma região escura, como se houvesse ausência de estrelas. Trata-se de uma nuvem escura
chamada "Saco de Carvão". É uma das nuvens escuras interestelares mais bem definidas do céu (Figura VI.54).
Figura VI.55 – O aglomerado globular “Ômega
Centauri” é o maior da Via-Láctea. À primeira vista, parece uma estrela, mas uma observação mais atenta releva seu aspecto difuso.
Mais ou menos na mesma região, na constelação do Centauro, o que é nomeado como a “estrela” Centauro (Figura VI.55),
é na verdade, um aglomerado globular de estrelas. Estes aglomerados são algumas das estruturas mais antigas da Galáxia e formam autênticos sistemas auto-gravitantes, com N corpos. Eles contem milhares a milhões de estrelas. Por estarem muito distantes, seu aspecto a olho nu, é parecido com estrelas fracas e difusas.
Figura VI.56 – O aglomerado aberto “NGC3766” é um
exemplo destas diversas estruturas que vemos ao longo da Via-Láctea. Estes aglomerados são estruturas relativamente jovens e tendem a se dispersar com o tempo. A olho nu, aparecem como nebulosidades.
À direita do Cruzeiro do Sul, existem vários aglomerados estelares abertos, que aparecem como regiões mais brancas do que a Via-Láctea em volta. Destacam-se
NGC3766 (Figura VI.56), NGC3532 e região
Figura VI.57 – A constelação de Escorpião é umas
das mais belas do céu. Ela estende-se projetada contra as regiões mais centrais da Via-Láctea e por isto mesmo, é rica em objetos difusos.
Já no céu do inverno, olhando para as regiões mais centrais da Via-Láctea, destacam-se dois aglomerados abertos na constelação de Escorpião (Figura VI.58):
NGC6231 (na cauda do Escorpião) e M7 (na ponta da cauda). Abaixo da cauda do
Escorpião, já na constelação de Sagitário, duas pequenas "fumacinhas" denunciam as regiões de formação de estrelas M8
(Nebulosa da Lagoa) e M20 (Nebulosa Trífida). Estas regiões brilham por conta
de recombinação do gás ionizado. Em um céu muito escuro, é possível ver também a nuvem molecular escura do "Cachimbo", com seu formato característico.
Figura VI.58 – As Plêiades formam o aglomerado
estelar mais característico do céu. Sua concentração relativa (podemos ver cerca de 7 estrelas) chama a atenção no céu de verão do hemisfério Sul.
No céu de verão destacam-se o
aglomerado das Plêiades, a nebulosa de Orion (M42), os aglomerados estelares M35 e M41, dentre vários outros objetos. O
Aglomerado das Plêiades (Figura VI.58) é um dos mais próximos da Terra e
certamente o mais característico, visto a olho nu. Vemos 6 a 7 estrelas bem separadas, mas existem dezenas delas. Ele pode ser visto facilmente na constelação do Touro. A nebulosa de Orion (Figura VI.59) é a região de formação de estrelas de grande massa, mais próxima da Terra. Mesmo assim, a vemos como uma “estrelinha esfumaçada”, na constelação de Orion, próxima às populares "Três Marias". Já os aglomerados estelares M35 e M41 (Figura VI.60) são vistos como "fumacinhas" mais brancas que a Via-Láctea adjacente. De modo geral, o céu de verão é um pouco mais pobre que o céu de inverno, tanto em estrelas, quanto em objetos nebulosos vistos a olho nu.
Figura VI.59 – A constelação de
Órion domina o céu de verão do hemisfério Sul. Ela é facilmente reconhecida pelas populares “três marias”, bem em seu centro. Uma linha reta de estrelinhas, ao lado das “três marias” inclui a famosa Nebulosa de Orion, que é, na verdade, uma região de formação de estrelas de grande massa. Um binóculos já mostra seu aspecto nebuloso.
Além destes objetos ao longo da Via-Láctea, podemos ainda destacar outros objetos um pouco mais afastados do plano galáctico, mas ainda pertencentes à Galáxia. É o caso do aglomerado estelar aberto M44 (Presépio) na constelação de Câncer (Figura VI.61); do aglomerado globular M13 na constelação de Hércules e do aglomerado globular 47 Tucanae (Figura VI.62). Este aglomerado é visto quase na mesma linha de visada da Pequena Nuvem de Magalhães (aparece como uma nuvem esbranquiçada no centro da foto), mas ele faz parte da Via-Láctea.
Figura VI.60 – O aglomerado estelar M41 é um dos
facilmente visíveis no céu de verão. Ele está bem ao lado da estrelas mais brilhante do céu, Sírius; e é divisado como uma pequena nebulosidade.
Não só objetos da nossa Galáxia aparecem como nebulosidades no céu. Três galáxias vizinhas são vistas a olho nu: as Nuvens de Magalhães e a galáxia de Andrômeda. As Nuvens de Magalhães (chamadas assim pelo primeiro registro, durante as viagens de Fernão Magalhães) são galáxias satélites da Via-Láctea e preferencialmente visíveis do hemisfério Sul da Terra, de agosto a janeiro. São duas (Grande e
Pequena) e o aspecto a olho nu é como se fossem duas nuvens no céu noturno (Figura VI.63), com brilho aproximado das áreas mais brilhantes da Via-Láctea. É de fácil visualização.
Figura VI.61 (esquerda) – O aglomerado estelar M44 (Presépio) é facilmente visível. Um
binóculos simples já mostra suas estrelas. Como está projetado sobre a Eclíptica, é comum que faça conjunções com planetas, como aparece na imagem, com Marte (astro vermelho brilhante).
Figura VI.62 (direita) – O aglomerado globular 47 Tucanae é visto projetado próximo à
Pequena Nuvem de Magalhães, mas pertence à nossa Galáxia. A exemplo de Ômega Centauri, é de fácil identificação.
Figura VI.63 – As Grandes
Nuvens de Magalhães são galáxias satélites da nossa. São facilmente identificáveis no céu da primavera e só são bem visíveis do hemisfério Sul da Terra.
A galáxia de
Andrômeda é melhor
apreciada do hemisfério Norte, mas mesmo do sudeste brasileiro, ainda é possível enxergá-la junto ao horizonte norte.
Ela é a maior galáxia do grupo local e mesmo a uma distância de quase 3 milhões de anos-luz, ocupa uma área no céu de 3o 1o; embora a olho nu, só consigamos ver suas partes mais centrais, em um céu bem escuro (Figura VI.64). A melhor época do ano para ver a Galáxia de Andrômeda é na primavera. Este é o objeto celeste mais distante que podemos ver a olho nu, pelo menos dentre os permanentes.
