Detalhe de uma pintura por Giuseppe Bertini que mostra Galilei Galileo explicando a operação de seu telescópio no Dog de Veneza'une peinture de Giuseppe Bertini qui montre Galilei Galileo expliquant le fonctionnement de son télescope au doge de Venise
detalhe de uma pintura por Giuseppe Bertini que mostra Galilei Galileo explicando o funcionamento de seu telescópio no Doge de Veneza

O modelo geocêntrico de Claude Ptolomeu foi aceito há mais de mil anos. Não foi até o início do renascimento para um novo modelo a ser apresentado. Este novo modelo, introduzido pelo astrônomo polonês Nicolaus Copérnico revolucionou a astronomia e fez grandes avanços em nossa compreensão do universo.

Sistema heliocêntrico de Copérnica> Nicolas Copernic (1473-1543) foi intelectual , Como muitos de seus contemporâneos, não se limitava ao estudo de uma única disciplina. Ele estudou matemática e astronomia, mas também a economia e a medicina. Ele ocupou várias posições administrativas e políticas. Fazia observações astronômicas detalhadas e precisas, que, entre outras coisas, medindo as posições dos planetas com erros de menos de meio grau.

Conversa com Deus, uma pintura de Jan Matejko assistindo copérnica e seu modelo heliocêntrico.
Conversa com Deus, uma pintura de Jan Matejko que mostra Copérnica e seu modelo heliocêntrico.

Sua motivação para conceber um modelo diferente da da Ptolomeu foi provavelmente ligado em grande parte a um princípio de elegância de matemática e simplicidade. O modelo de Ptolomeu, com seus equinos, epiciclos e restrições estranhas em um grande número de parâmetros pareciam muito complexos. Seu desconforto com o modelo de Ptolomeu levou-o a projetar um universo completamente diferente. Ele colocou o sol no centro do universo e dos planetas, bem como a terra, girando ao redor do sol. Dizem que este é um modelo heniocêntrico. Ele removendo para a terra sua posição particular e fez um planeta como os outros. A lua permaneceu em órbita ao redor da terra. Ele determinou a ordem dos planetas com base no período sideral, de cada um, isto é, o tempo que levou para ir ao redor do sol. Os planetas que se voltaram ao sol em menos tempo tinham que estar mais próximos como aqueles que se tornaram mais tempo precisavam ser mais longe. Do sol, os planetas são mercúrio, Vênus, Terra, Março, Júpiter e Saturno. Sempre influenciado pela tradição grega, as órbitas dos planetas em seus modelos são circulares. Copérnica reconhece que as estrelas são muito mais longe da terra que é o sol e os coloca em uma esfera imóvel. Assim, o movimento aparente da esfera celestial não é devido a um movimento real da esfera, mas sim a um movimento da própria terra. Copernic mesmo reconhece que a terra tem dois movimentos distintos, sua rotação em si e sua revolução ao redor do sol.

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<p> O modelo copérnico explica diretamente o movimento retrógrado dos planetas, bem como o tamanho relativo da rebaixamento. Quando a terra se vira em sua órbita, ela possivelmente alcança uma órbita mais longa. Portanto, a linha de visão que vai da Terra a março dá uma projeção de marcas na esfera celestial que tem um movimento aparente retrógrado. Isso é mostrado na figura à esquerda abaixo. No modelo de copérnica, os planetas sempre vêm na mesma direção. Isso é muito mais simples do que a explicação do movimento retrógrado com os epiciclos do modelo de ptolomeu (ilustrado à direita abaixo). Os planetas Júpiter e Saturno fazem um movimento retrógrado relativamente menor do que o de Marte simplesmente porque eles são mais distantes da terra. </p>
<figure><img src= o modelo heliocêntrico da copérnica Explica facilmente o movimento retrógrado sem ter que usar artefícios conforme mostrado na figura esquerda e animação central. Ao contrário, o modelo de Ptolomeu precisava usar epiciclos para explicar o mesmo fenômeno (animação certa). (Esquerda: Brian Brondel CC By-SA 3.0, à direita: Cleonis CC By-SA 2.5)

No entanto, tudo não foi à perfeição no modelo de copérnica. Ele não podia explicar a preferência zodiacal. Para resolver esse problema, introduziu epiciclos que tinham o efeito de decrescente as órbitas dos planetas em relação ao sol. Esta adição tornou o modelo mais complexo e reutilizado o antigo conceito de epiciclos. Foi necessário esperar Johannes Kepler, algumas décadas mais tarde, para resolver este problema.

Copernic publicou seus resultados e seu modelo no ano de sua morte, em 1543. Seu livro, de Revolutionibus O Orbium Coelesidum foi recebido em vez disso. Favoravelmente, mesmo pelas autoridades religiosas. Vários viu um novo método matemático para modelar os movimentos das estrelas, mas ainda não concebeu que pode ser uma descrição real da realidade.

não notar, mesmo que o modelo de Copernic estivesse mais próximo Para a realidade do que a de Ptolomeu, as previsões que ele permitiu fazer não era mais precisas. De fato, como o modelo de Ptolomeu, o modelo de copérnica permitiu prever a posição das estrelas com precisão da ordem de 5 °.

Observações do Galileu

Galiléia ( 1564-1642) foi um astrônomo e um físico italiano que contribuiu para a aceitação do modelo copérnico e do desenvolvimento da cinemática e da mecânica. Também foi dotado de engenharia e desenvolveu vários dispositivos que tinham algum sucesso comercial (incluindo compassos e telescópios). Ele era por uma boa parte de sua vida em bons termos com as autoridades religiosas. No entanto, seu entusiasta do público para o modelo heliocêntrico de Copernic eventualmente lhe valeu um julgamento e uma sentença para a prisão perpétua por “suspeita de heresia”. Ele estava servindo sua sentença sendo atribuída à sua residência pelo resto de sua vida. Seu trabalho Dialogo Sopra I Due Massimi Sistemi del Mondo foi definido para o índice. Em 1992, o Papa João Paulo II reconheceu que a Igreja Católica havia tratado mal Galilee e expressou arrependimento pela forma como o arquivo foi tratado.

Cristiano Banti Pintura que mostra Galilee enfrentando a Inquisição.'Inquisition.
Cristiano Banti Pintura que mostra a Galiléia enfrentando a Inquisição.

graças ao seu Telescópios, a Galiléia poderia fazer várias observações que apoiaram o modelo de copernicus.

Moons de Júpiter

antes da Galiléia, ninguém pensou que havia satélites naturais em torno de outros planetas do que a Terra. A Lua era a única conhecida satélite natural e o fato de que a terra tinha um satélite era uma garantia da posição particular de que nosso planeta teve que ocupar no universo. Além disso, a hipótese predominante era que um planeta em movimento não poderia manter as luas em órbita, essas luas acabariam perdendo no espaço. Como a terra estava imóvel no centro, a lua poderia virar a terra sem problemas. Com o telescópio, a Galileia descobriu que Júpiter também tinha luas. Os quatro maiores rostos de Júpiter, IO, Europa, Ganymede e Callisto agora são chamados de luilias e a honra dessa descoberta. Ele poderia observar o movimento dessas luas ao redor do planeta. A imagem abaixo, tirada com um telescópio moderno, mostra as quatro luas galilenas.

Moonsis de vistas de Júpiter em um telescópio moderno
luas de vistas de Júpiter em um moderno telescópio (Jan Sandberg)

No modelo de copérnica, as luas são simplesmente em órbitas em torno de seus planetas que estão em órbita ao redor do sol. A ideia de que um planeta poderia manter suas luas se estava em órbita foi contraditada pela existência das luas de Júpiter. O lugar especial da terra também foi abalado: outros planetas também poderiam ter luas.

fases de venus

venus é um planeta inferior. No modelo de Ptolomeu, para explicar o fato de que nunca está longe do sol, o centro de seu epiciclo deve estar sempre no eixo Terre-Soleil. Mas se fosse o caso, nunca veríamos completamente o rosto iluminado de Vênus porque sempre seria entre a terra e o sol. A Galiléia observou as fases de Vênus com seu telescópio e percebeu que podíamos ver todas as fases de Vênus, incluindo um venus totalmente iluminado. Essas observações concordam muito bem com o modelo copernicano, mas não com o modelo de Ptolomey.

fases de Vênus no modelo Copérnico
Fases de Vênus no modelo de Copérnico (Rachel Knott CC BY-SA 3.0)

Montanhas na lua

Galileia também observou montanhas na lua. Essas montanhas, claramente visíveis graças às sombras que planejam, são estruturas semelhantes às encontradas na Terra. A lua é, portanto, um objeto semelhante à terra e ainda está se movendo. Isso apóia a ideia de que a terra está se movendo, mesmo que pareça muito grande e difícil de se mover.

Imagem da lua tomada com um moderno telescópio e uma câmera de telefone. Vemos sombras feitas pelas montanhas.'un téléphone. On voit des ombres faites par les montagnes. imagem da lua tomada com um telescópio moderno e a câmera de um telefone. Vemos sombras feitas pelas montanhas.

spots solares

pontos escuros aparecem e desaparecem da superfície do sol. Esses pontos se movem na superfície. A observação desses pontos pela Galiléia mostrou que o sol não era um objeto eterno e imutável: mudou, assim como as coisas da terra. Isso questionou a hipótese de que tudo o que estava no céu estava congelado para sempre. O universo parecia muito mais dinâmico do que o aceito antes do Galileu.

Imagem de manchas solares tomadas pelo Observatório Dinâmico Solar Imagem de manchas solares tomadas pelo Observatório Dinâmico Solar (NASA / SDO)

Tycho Brahe e Johannes Kepler

Tycho Brahe (1546-1601) foi uma galilee contemporânea. Foi um dinamarquês muito skilful para tomar medidas astronômicas precisas. O rei dinamarquês Frédérick II deu Tycho Brahe um observatório astronômico na ilha de Hven: Uraniborg. Usando os instrumentos somam todos rudimentares (ele não tinha um telescópio ao contrário da Galiléia), mediu a posição das estrelas com precisão exemplar (da ordem do sixtieth de grau). Ao usar a técnica do Parallax, que falaremos em um capítulo posterior, foi capaz de determinar quais objetos celestes eram os mais distantes. Ele observou que ele era incapaz de medir a paralaxe das estrelas que poderia significar duas coisas: as estrelas eram muito além do que as pessoas da época imaginavam, a Terra estava imóvel. Tycho Brahe opta pela segunda hipótese e desenvolveu um modelo do sistema solar onde a Terra estava no centro, mas em que alguns planetas giravam ao redor do sol, em vez de ao redor da terra.

Tycho BraheEscola de Supernova SN1572
Tycho Brahe (esquerda) e o esquema do supernova sn1572 que ele Observado na constelação de Cassiopea (direita).

Johannes Kepler (1571-1630) foi o assistente de Tycho Brahe. Na morte de Brahe, ele herdou sua posição do matemático imperial e ele começou a analisar em detalhes os dados que ele havia levantado com Brahe. Ao contrário de seu chefe, Kepler estava convencido da validade do modelo copérnico. Ferru de Matemática, descobriu nos dados três leis que governam o movimento das estrelas. Essas leis corrigiam ligeiramente o modelo de copérnica e permitiu explicar muito mais elegantemente a preferência zodiacal e fornecer previsões muito mais precisas da posição das estrelas.

Johannes Kepler
Johannes Kepler

primeira lei de Kepler

Os planetas giram em torno do sol ao longo das órbitas na forma de elipse e o sol está em uma das casas dessas elipses.

Esta descoberta é maior. Pela primeira vez a partir dos antigos gregos, um modelo do sistema solar cai a figura do círculo para as órbitas dos planetas.

Uma elipse parece um círculo achatado. O maior diâmetro é chamado de grande eixo, ou eixo principal, e o menor eixo pequeno, ou eixo menor. Uma elipse tem duas casas que podem ser confundidas (no caso de um círculo) ou muito distante no caso de uma elipse muito achatada. A excentricidade de uma elipse mede sua achatamento. Uma elipse com uma excentricidade de zero é um círculo, uma elipse com uma excentricidade próxima 1 é muito plana.

elipses
três elipses com excentricidades crescentes (AG2GAEH CC BY-SA 4.0)

Graças aos dados de Brahé, Kepler foi capaz de determinar a excentricidade das órbitas de planetas conhecidos.Acontece que alguns planetas, como Vênus, têm quase zero excentricidade e, portanto, em órbitas circulares. Por outro lado, outros planetas têm excentricidades muito maiores. Mercúrio, por exemplo, tem uma excentricidade de 0,206.

segunda lei de kepler

o segmento direito que conecta um planeta a varreduras do sol Áreas iguais em tempos iguais.

Esta lei significa que os planetas se movem mais rapidamente quando estão mais próximos do sol. Kepler não fornece uma explicação válida para este fenômeno, foi necessário esperar que Newton obtivesse uma explicação física válida.

ilustração das três leis de Kepler
Ilustração das três leis de Kepler (Hankwang CC BY-SA 3.0)

Esta lei faz possível explicar a preferência zodiacale. Quando o planeta é mais longe do sol (na posição chamado Aphelia), fica mais lento, por isso fica mais longo contra as constelações correspondentes. Na posição mais próxima do sol, a periélia, o planeta vai mais rápido e permanece menos um longo tempo em relação às constelações desta região do céu.

Terceira Lei do Kepler

O quadrado do período sideral de um planeta é proporcional ao cubo do eixo meio grande de sua órbita.

Esta lei, mais matemática, diz basicamente que quanto mais um planeta está longe do sol, mais tempo necessário para ir ao redor do sol é longo. Esta concordância perfeitamente com o fato de que os planetas próximos ao sol como Vênus e Mercúrio têm períodos de lado de menos de um ano enquanto os planetas mais distantes do sol como Saturno e Júpiter têm períodos de algumas décadas.

Exercícios

  1. Como o modelo copérnico explica o movimento retrógrado dos planetas?

  2. Explique três diferenças entre o modelo de ptolomeu e o Modelo copérnico.

  3. Que idéia querida aos antigos gregos copernic preservados em seu modelo?

  4. Desenhe as linhas de pontos turísticos que Vá da Terra para um planeta superior em momentos diferentes para ilustrar como o movimento retrógrado é explicado no modelo de copernicus.

  5. verdadeiro ou falso? O modelo de copérnica deixou de fazer previsões da posição dos planetas muito mais precisos do que o modelo de Ptolomeu.

  6. Nomeie quatro observações da Galiléia e explique como eles apoiaram o modelo. De Copernic.

  7. Defina a excentricidade de uma elipse.

  8. Indique as três leis de Kepler.

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