18 abril 2016

O Trânsito de Mercúrio em 2016

 Jeremiah Horrocks observando o trânsito de Vênus em 1639. (Smithsonian I. Libraries).
Mais do que especial neste ano será o trânsito de Mercúrio, a ser observado no dia 9 de maio de 2016. Conforme já anunciamos no post "Alguns eventos astronômicos em 2016", esse evento poderá ser visto em todo o Brasil. De acordo nossa referência:
Para a cidade de Campinas/SP, o evento tem seu início por volta das 8:15 da manhã e será finalizado por volta das 15:40. O trânsito poderá ser visto em telescópios por meio do uso de filtros ou por projeção direta (projeção do disco do sol em um anteparo), o que permite que mais de uma pessoa observe o fenômeno. Durante o trânsito, o disco de Mercúrio terá um diâmetro aparente de 12.1", o que contrasta com os 1900" do Sol (ou seja, o Sol estará 158X maior aparentemente que Mercúrio).
Acreditamos que a observação do evento será recompensada pela importância histórica que ele teve em outros tempos e pela curiosidade que desperta. São várias as referências a observações antigas da passagem de Mercúrio e Vênus no disco do sol. Elas testemunham as crenças antigas sobre o "sistema do mundo" e levam nossa imaginação a viajar no tempo.

Um pouco de história 

O primeiro relato histórico de um trânsito desse tipo foi feito pelo astrônomo frances Pierre Gassendi em 1631. Afirma-se (1) que trânsitos de Mercúrio e Vênus foram previstos por J. Kepler ao compilar as famosas "Tabelas Rudolfinas".  O movimento de Mercúrio contra o disco do sol (ou "mercurio in sole viso") teve importância histórica muito antes dos desenvolvimentos da relatividade ou do contexto das observações de coordenadas do século XIX (determinação precisa do paralaxe solar). O trânsito de Mercúrio foi relevante desde o século XVII por uma razão diferente: forneceu a primeira medida independente do diâmetro do disco de um planeta (2). Porém, ainda conforme (2), quando um pontinho preto foi visto cruzando o sol no ano 807 d. C., no reinado de Carlos Magno, isso já foi interpretado como uma passagem de Mercúrio (2b). Sobre isso, devemos observar que tal fenômeno era esperado dentro do sistema geocêntrico, aquele em que a Terra estava no centro do mundo e todos os planetas girariam em torno dela: eventualmente haveria um cruzamento na frente do sol. Kepler, um fervoroso heliocentrista, pensou ter observado um evento de trânsito em 1607 por meio de uma "camera obscura", o que foi negado posteriormente como uma observação de uma mancha solar (2). Gassendi, por sua vez, usou um telescópio e o método da projeção:
Fig. 1 "Mercurius in sole viso" de Gassendi (1631). 
Montei eu mesmo o aparelho sob um teto escuro que uso para observar manchas e eclipses do Sol. O círculo branco, que eu capturo pelos raios do Sol através do telescópio, tinha o diâmetro de dois terços de pé parisiense. (2)
Gassendi teve porém dificuldades em reconhecer que estava a observar Mercúrio, por causa do tamanho aparente de seu disco. Isso nos leva a considerações sobre qual o melhor método para observação do fenômeno. Embora Kepler e outros tenham se interessado pela observação do trânsito por meio da "camara obscura", modernamente recomenda-se o uso de um telescópio em projeção, o mesmo método para se observar manchas solares. De qualquer forma, deve-se evitar terminantemente a observação direta do disco do sol por questões óbvias de segurança da visão. 

As observações de Gassendi foram importantes para se conhecer melhor os diâmetros dos planetas interiores, bem como seus elementos orbitais. Dada as precisões presentes tanto nas teorias como nos dados orbitais, os trânsitos tornaram-se hoje eventos meramente educacionais, sem maior importância científica

Circunstâncias do evento e cuidados na sua observação.

A Fig. 2 ilustra as circunstâncias do evento no âmbito global conforme a referência (3).  Como se percebe (a partir das regiões claras), o trânsito será particularmente bem observado em boa parte da América do Sul, em particular no Brasil.

Fig. 2 Imagem da projeção do evento sobre a superfície terrestre para o dia 9 de maio de 2016. A região sem cobertura corresponde à posições geográficas onde o evento poderá ser observado totalmente. Como se vê, o Brasil será particularmente privilegiado. A duração médida do evento será de 7 horas e 30 minutos.
Um vídeo de como se parece o trânsito (desde que filmado com equipamentos apropriados) é mostrado figura 3. O fenômeno poderá ser visto em qualquer lugar em conformidade com o mapa da Fig. 1. Em particular será um evento interessante para uma reunião pública de observação, mesmo que no centro de grandes cidades.

Fig. 3 Animação mostrando a silhueta do planeta Mercúrio contra o sol durante o trânsito de maio de 2003.  Essas imagens foram compiladas a partir do satélite SOHO  (Solar and Heliospheric Observatory, cortesia NASA e ESA).
Para observação do fenômeno, em particular de várias pessoas simultaneamente, o método de projeção usando um telescópio ou binóculo (Fig. 4) é recomendado. Porém, o uso de filtros com observação em ocular pode ser mais prazeroso pela impressão causada pelo disco de Mercúrio contra a fotosfera solar, por causa do efeito de constaste. O observador deverá se certificar, entretanto, que possui o filtro correto para observação e jamais deverá improvisar qualquer tipo de filtro. Filtros solares de boa qualidade em geral são caros e devem ser periodicamente verificados quanto ao seu "prazo de validade", porque elementos externos podem deteriorar sua qualidade. É importante que o leitor atente ao fato de que a maior parte da radiação do sol é invisível, de forma que mesmo que a imagem apresente-se aparentemente opaca em uma primeira impressão, um filtro incorreto poderá deixar vazar radiação em intensidade suficiente para provocar cegueira irreparável. Assim, caso tenha dúvidas quanto ao método a ser usado, não deixe de aplicar o da projeção (Fig. 4).

Fig. 4. Segurança em primeiro lugar: o melhor método de observação do trânsito segue as mesmas práticas recomendadas para eclipses do sol.
O trânsito como uma aula de astronomia

Como dissemos, trânsitos como o de Mercúrio tem  hoje importância mais educacional do que científica. Será interessante organizar um grupo de observação, convidando amigos ou o público, desde que se dispuser de um equipamento de observação apropriado. 

Se um telescópio ou um simples binóculo não estiver disponível, há outro método? Revisitemos a ideia da câmara obscura (ou método "pin-hole"). Antes de construí-la devemos saber se o evento permitirá seu uso. Durante o evento de 2016, o disco de Mercúrio terá um diâmetro aparente de 12" aproximadamente. Isso corresponde a 0.0033 graus ou 5.8E-5 radianos. Se um minúsculo orifício puder ser improvisado na janela de um quarto escuro, para que Mercúrio projete um disquinho de 0.3 mm de diâmetro, o orifício deverá se localizar a 5 metros de distância do anteparo de projeção, quando o disco do sol terá aproximadamente 45 mm. Por isso, provavelmente catedrais (ou prédios com pés direitos altos) funcionariam como "salas escuras" ideais para observação desse evento sem instrumentos. 

O método de projeção, embora não necessite de recursos ópticos mais aprimorados, pode ser de difícil implementação na ausência de um ambiente escuro dessa dimensão. De qualquer forma, o registro fotográfico por esse método é bastante simples tanto com ou sem uso de instrumentos.

Lembramos que o próximo evento de trânsito de Mercúrio será em 11 de novembro de 2019. Esse também será um evento favorável ao Brasil.

Referências

1 - http://www.scientus.org/Gassendi-Transit-Mercury.html (acesso em abril de 2016)
2 - A. van Helden (1976). The Importance of the Transit of Mercury of 1631. Journal for the History of Astronomy, Vol. 7, p.1
2b - Difícil acreditar nisso porque o disco de Mercúrio, em geral, tem um diâmetro de frações de grau e, à vista desarmada, são poucas as chances de observação por falta de contraste. A explicação mais provável para esse evento foi uma grande mancha na superfície do sol.
3 - http://xjubier.free.fr/en/site_pages/transits/ToM_2016.html (acesso em abril de 2016)

02 abril 2016

Sobre chuvas de meteoros e a Eta Aquaridas em 2016

Fonte: La Jeringa.
A boa observação de chuvas de meteoros requer exigentes condições que sintetizamos abaixo:
  1. Não pode "haver lua", o que significa que, preferencialmente, o evento não deve estar entre o quarto crescente e o minguante subsequente, mas, principalmente, a proximidade da lua cheia. A presença da lua cheia é um sério empecilho à observação;
  2. Altas taxas de "precipitação". A intensidade das chuva é medida pelo seu "rate" em número de meteoros por hora. É óbvio que, quanto maior esse número, maior a chance de se observar um evento;
  3. A posição da radiante. A radiante é um ponto fictício no céu de onde os meteoros "surgem". Na verdade, é um efeito geométrico e depende do arranjo entre as órbitas dos detritos e da Terra. O problema é que, se a radiante estiver muito baixa no horizonte, as chances de observação se reduzem por um efeito muito simples de entender, algo como a diferença de expectativa de receber um pingo de chuva no para-brisa de um carro e sua traseira quando o carro se move para frente. Radiantes muito baixas (o que ocorre se sua posição for muito boreal em relação ao hemisfério sul e vice-versa) simplesmente não produziram efeito algum. A posição ideal é a da radiante "diretamente acima" da cabeça do observador;
  4.  Ausência de iluminação artificial, o que torna difícil a observação das chuvas de meteoro (ideais) nas grandes cidades. Se as condições 1-3 acima forem satisfeitas, a observação de meteoros em grandes cidades está limitada apenas aos eventos mais brilhantes, conforme inúmeros registros em vídeo têm mostrado recentemente (2).
  5. Acrescentamos ainda a necessidade de tempo limpo, sem nuvens, pois meteoros tornam-se visíveis muito além da camada de nuvens. Essa exigência é comum para qualquer evento no céu o que, no caso do Brasil (e América Latina), implica que são escassas as chances de boas observações nos meses chuvosos. Portanto, chuvas de meteoros que coincidam com a época seca (outono, inverno) provavelmente satisfarão essa necessidade.
Dito isso, lembramos que não é necessário nenhum instrumento de observação, a menos dos olhos. Nem mesmo binóculos devem ser usados para se observar. O uso de câmeras é possível, particularmente se possuírem objetivas com grande campo.

O caso das Eta Aquáridas em 2016.

A única condição acima que depende do observador é a 4, porque ele pode 'escolher' de onde observar. Portanto, devemos estar atentos para 1, 2, 3 e 5. Um caso em 2016 é o da Eta (η) Aquaridas (1), cujo máximo ocorre entre 6 e 7 de maio (sim, é possível testemunhar o evento em duas datas). Membros da Eta Aquáridas poderão ser vistos desde 20 de abril e sua atividade persistirá até 12 de maio, mas o máximo se dará entre as datas indicadas. A época parece ser propícia para o hemisfério sul, pois é o início da estação seca, o que está de acordo com a condição 5.

Com relação à condição 2, as taxas previstas para o hemisfério sul giram em torno de 30 a 40 meteoros por hora, o que significa aproximadamente um evento a cada dois minuto. Essa é uma taxa razoavelmente "alta", se comparada a maioria das chuvas ao longo do ano (Quadrântidas, Delta Ariêtidas, Delta Câncridas, Coma Berenícidas, Corono-Austrálidas, Delta Dracônidas... esses são alguns dos nomes pitorescos). Já temporais celestes são eventos raríssimos, só acontecem sob condições excepcionais (como foi o caso das Leônidas em 1833, com taxas da ordem de 1 milhão por hora, um texto sobre isso pode ser encontrado aqui).

Fig. 1 Aspecto da orientação da constelação de Aquário, como visto desde Campinas, SP, em 6/5/2016 por volta das 5:00 da manhã. A posição da radiante é indicada pela estrela com pontas em η -Aquariids.
Com relação à condição 3, para latitudes em torno de -23 graus sul, a Fig. 1 mostra o aspecto da constelação de Aquário na data 6/5/2016 às 5:00, conforme previsto pelo software Stellarium. A posição da radiante (altura em relação ao horizonte) é de aproximadamente 65 graus, o que é bastante satisfatório. Talvez essa seja a radiante mais bem localizada para o hemisfério sul. De fato, na data, a radiante estará acima do horizonte desde às 1:00, mas o ideal é esperar sua ascensão em relação ao horizonte oriental, de forma a aumentar a probabilidade de observação, pouco antes do alvorecer.

Falta apenas a condição 1, que é decisiva. Consultando o calendário lunar (3), encontramos com alegria que será lua nova em 6/5/2016 as 16:31 do TL. Não haverá lua no máximo das Eta Aquáridas de 2016!

Atenção: As chances são maiores de se observar um meteoro se a visão for concentrada em uma região distante 60 ou 90 graus da radiante! Ou seja, os meteoros não serão observados diretamente sobre o ponto da radiante. Ao observar um traço, preste atenção a sua persistência, você está vendo um resto do cometa de Halley!

Os detritos que geram os eventos na Eta Aquáridas se originam de um dos cruzamentos da órbita da Terra com a do cometa Halley. O outro cruzamento é responsável pelas "Oriônidas", por volta de 20 de outubro. Existem especulações (4) de que a órbita de Júpiter é responsável por variações na intensidade de Eta Aquáridas, mas ninguém é capaz de prever se este ano haverá aumento em relação a anos anteriores.

De acordo com nossa análise, um "espetáculo mínimo" provavelmente estará garantido, e cabe ao observador encontrar o melhor lugar para observá-lo.

Referências

1) Já descrevemos aqui uma ocorrência anterior dessa chuva.
2) Ver: http://live.exoss.org/ (acesso em março de 2016).
3) Ver, por exemplo, http://www.calendar-12.com/moon_phases/2016 (acesso em março de 2016).
4) Hajduk, A. (1970). Structure of the meteor stream associated with comet Halley. Bulletin of the Astronomical Institutes of Czechoslovakia, 21, 37.


27 março 2016

Texto sobre a história da descoberta da chuva Eta Aquáridas

Uma foto do cometa de Halley em 1910. Esse cometa é o responsável pela geração do chuveiro de Eta Aquáridas.
Traduzimos abaixo um texto excelente de http://meteorshowersonline.com/eta_aquarids.html (acesso em março de 2016) sobre a história da chuva de meteroros Eta Aquáridas, que se mostra como uma das melhores a serem observadas no hemisfério sul. Este texto contem detalhes históricos importantes que justificam a contagem de meteoros da Eta Aquáridas, conforme apresentaremos em um futuro post.

Suspeitas de que uma chuva estaria provavelmente ativa no final de abril e começo de maio começaram a aparecer em 1863, quando H. A. Newton examinou as datas de antigos chuveiros e sugeriu uma série de períodos que mereciam melhor atenção de observadores. Um desses períodos foi 28-30 de abril e incluiu a observação de chuveiros em 401 d.C., 839 d.C., 401 d.C.., 827 d.C. e 934 d.C. e 1009 d.C. 

As Eta Aquáridas foram oficialmente descobertas em 1870 pelo coronel G. L. Tupman (enquanto velejava pelo mar Mediterrâneo). Ele observou 15 meteoros em 30 de abril e 13 nas noites de 2 e 3 de maio daquele ano. Mais tarde, W. F. Denning examinou registros da Associação de Meteoros Italiana e identificou 45 meteoros entre 29 de abril e 5 de maio de 1870. Finalmente, a primeira confirmação do chuveiro veio no dia 29 de abril de 1871, quando Tupman consegui observar 8 meteoros.

Observações das Eta Aquáridas eram raras, mas, em 1876, A. S. Herschel descobriu algo que geraria interesse nesse chuveiro. Ele conduziu  uma busca matemática para encontrar cometas que fossem aptos a produzir as maiores chuvas. Encontrou que o cometa de Halley esteve mais próximo da Terra a 4 de maio, quando a radiante estava em Aquário. Herschel imediatamente notou que as radiantes observadas por Tupman em 1870 e 1871 estavam muito perto dessas previsões.

As Eta Aquáridas permaneceram pouco observadas por causa da ausência de observadores ativos no hemisfério sul. Somente suspeitas ocasionais de atividade da chuva foram reportadas já que observadores setentrionais entravam no crepúsculo pouco depois que a radiante se elevava acima do horizonte oriental. Não obstante isso, H. Corder detectou alguma atividade na manhã de 4 de maio de 1878 com 3 ocorrências de meteoros, revelando a radiante próxima à estrela Eta do Aquário. Nesse ano, Herschel examinou todas as observações disponíveis e notou que a radiante desse chuveiro parecia se mover para leste a cada dia.

W. F. Denning finalmente conseguiu observar essa chuva de 30 de abril a 6 die maio de 1886. Um total de 11 meteoros foi registrado, revelando a radiante próxima à estrela Eta do Aquário. Dessas observações, ele afirmou que a radiante tinha de 5 a 7 graus de diâmetro. Além disso, acrescentou que a aparente proximidade dessa radiante com aquela prevista por Herschel identificava "de forma inequívoca" sua associação com o cometa de Halley.

Felizmente, vários bons observadores de meteoros apareceram no hemisfério sul durante a década de 1920 e o conhecimento de chuveiros importantes para o hemisfério sul cresceu dramaticamente. Um dos observadores mais prolíficos foi R. A. McIntosh (de Auckland, na Nova Zelândia) que publicou um dos relatórios mais significativos sobre as Eta Aquáridas em 1929. McIntosh indicou que suas observações nesse ano entre 22 de abril e 13 de maio mostravam uma "boa noção da dispersão provocada pela ação dos planetas ao longo dos séculos, desde quando a influência do cometa pai se mostrou presente". Ele estabeleceu que o máximo estava localizado definitivamente no começo de maio, embora o tempo ruim tivesse prejudicado a determinação exata da data. Taxas horárias entre 10 e 20 foram observadas no período entre 2 a 11 de maio. O diâmetro da radiante ficou consistentemente em 5 graus, e os cálculos orbitais de McIntosh mostraram bom acordo com a órbita do cometa de Halley.

A partir de 1947, as Eta Aquáridas juntaram-se ao grupo dos primeiros chuveiros a serem detectados por técnica de eco de rádio. Entre 1 a 10 de maio, o radiotelescópio de Jodrell Bank indicou uma taxa horária de 12. Pouco foi acrescentado pelo Jodrell Bank no restante da década de 1940 e 1950. De fato, esse chuveiro foi ignorado, já que o radiotelescópio raramente era operado no começo de maio. Felizmente, observadores usando um equipamento de radar do Observatório de Meteoros de Springhill (Ottawa, Canadá) e, mais tarde, o Observatório Ondrejov (na então Tchecoslováquia) foram capazes de gerar algumas das séries de dados mais extensivas sobre esse chuveiro.

Os dados de Springhill cobrem o período de 1 a 10 de maio e um fato importante foi revelado por A. Hajduk (Instituto Astronômico da Academia de Ciências da Eslováquia, Bratislava) sobre a complexidade da taxa de atividade horária desse chuveiro. Usando médias compiladas do período de 1958 a 1967, notou-se o aparecimento de dois máximos aparentes: um em 4 de maio e outro no dia 7. Esse resultado representava alguns dos dados de eco, mas outro estudo complementar de ecos de longa duração (aproximadamente 1 segundo), revelaram os dois mesmos máximos, exceto que o declínio entre as duas datas não era tão pronunciado no último dado. Também presentes estava um último aumento, que veio apenas no dia 10 de maio. 

Astrônomos amadores fizeram observações significativas dessa chuva de meteoros durante os últimos 30 anos. Com base em observações amadoras de organizações dos Estados Unidos, Inglaterra, Japão, Austrália e Nova Zelândia, sabe-se que há uma diferença dramática nas taxas de atividade desse chuveiro entre os hemisférios norte e sul. Enquanto que taxas horárias chegam a 20 por hora nos Estados Unidos, Europa e Japão, a frequência sobe para 30 a 40 por hora conforme relatado por observadores na Austrália e Nova Zelândia. A razão é simples: a constelação de Aquário está mais alta no céu para o observadores abaixo do equador. Tais organizações também revelaram que cerca de 1/3 dos membros da Eta Aquáridas produzem rastros persistentes, que são os traços de luminosidades deixado pelos meteoros nos últimos segundos.

Durante a aparição do cometa de Halley em 1985, várias organizações de observação de meteoros ao redor do mundo colocaram membros em alerta para um possível aumento da atividade da Era Aquáridas (e também Oriônidas).  Registros de grupos na Austrália, Nova Zelândia, Bolívia, Norte América e Japão indicaram que não houve aumento de atividade na data.