02 dezembro 2017

Alguns eventos astronômicos em 2018

Destaques do ano 2018: oposição de marte (a: imagem de marte de Efrain Morales Rivera em 25/3/2014 como visto desde Aguadilla, Porto Rico.Fonte: Universe Today) e eclipse total da lua (b: imagem Ademir Xavier em setembro de 2015).
Quais serão os principais eventos no céu em 2018? Em homenagem a D. Pedro II, no dia da Astronomia em 2017, apresentamos a compilação de alguns desses eventos, que serão comentados e detalhados ao longo de vários posts antes deste blog.

Um  resumo: 2018 será o "ano da grande oposição de Marte", mas um eclipse total da lua e um cometa periódico também estão previstos como grandes eventos em 2018.. 

A tabela de efemérides astronômicas é mostrada no final deste post e incluímos uma outra tabela contendo as conjunções mais notáveis de 2018.

Eclipse Total da Lua em Janeiro de 2018
Previsto para 31 de janeiro de 2018, infelizmente, esse evento não será visível no Brasil e em grande parte da porção ocidental da Europa. Nos Estados Unidos e América do Norte, o evento será parcial, com a lua eclipsada se pondo próximo ao horizonte, no inicio do dia. Mais informação sobre esse evento, consulte a página da NASA.

Eclipse Parcial do Sol em Fevereiro de 2018

Um eclipse parcial do sol será visto em 15 de fevereiro de 2018 na porção mais austral da América Latina, incluindo a Antártida. Esse eclipse ocorrerá no final da tarde desse dia.

Fig. 1 Circunstâncias do Eclipse de 15 de fevereiro de 2018, segundo Eclispewise.

Eclipse Total da Lua em julho de 2018.

Um eclipse total da lua poderá ser visto em 27 de julho de 2018. Na América Latina, o evento será visível no início da noite, portanto, a lua eclipsada estará próxima ao horizonte (Fig.2). Esse provavelmente será o melhor eclipse lunar de 2018, considerando sua visibilidade e data no ano (o mês de julho é inverno). Apenas o máximo para o final do eclipse será visível nessas regiões. Para mais informações desse evento, veja o site da NASA e os próximos posts deste blog.

Fig. 2 Mapa com a visibilidade geográfica do eclipse total da lua de 27/08/2018.
Grande oposição marciana em julho de 2018.

O diagrama orbital da Terra e Marte da Fig. 3 traz algumas datas e distâncias da posição relativa entre esses dois planetas, com as distâncias expressas em milhões de quilômetros. O máximo da oposição está previsto para o dia 27 de julho, com o máximo da aproximação em 31 de julho, com marte entre as constelações de Capricórnio e Sagitário (Fig. 4), o que favorecerá observadores do hemisfério sul.

Fig. 3 Diagrama orbital da Terra (em azul) e marte (em vermelho) mostrando as distâncias, em milhões de quilômetros ao longo de várias oposições recentes para as datas de melhor aproximação. A oposição de julho de 2018 só não será melhor do que a de 2003.
Na realidade, uma janela de +/-15 dias poderá ser usada para observar marte antes e depois da data de maior aproximação. 

Em 31/7/2018, alguns dados de marte serão:
  • Magnitude aparente: -2,77
  • Distância da Terra: 57,59 milhões de quilômetros (0,385 UA)
  • Diâmetro aparente:24,3"
A ocasião favorecerá a observação (inverno) e permitirá a tomada de imagens do disco do planeta, considerando o diâmetro de 24,3" (em 08/2003 o diâmetro foi de 25,1").  A geometria da posição de marte permitirá observar a calota polar sul e permanecerá assim durante todo período de oposição. Do histórico de observação de marte tirou-se a conclusão que tempestades de poeria tendem a ser mais frequentes quando esse planeta está próximo do sol. As maiores probabilidades de tempestade ocorrerão próximas a setembro de 2018. 
Fig. 4 Aparência do céu em 31/7/2018 com marte entre as constelações de Capricórnio e Sagitário.
Conforme já descrevemos anteriormente, algumas características interessantes que podem ser vistas durante as oposições de marte são:
  • Aparecimento de geadas na região de Hellas. Esse é um vasto platô na região sul de Marte na mesma longitude de "Syrtis Major", que é uma característica facilmente reconhecida por telescópio. Em geral, muitos observadores acabam confundindo o branco observado nessa região com a calota polar. Não podemos nos esquecer que é inverno no hemisfério sul de Marte, o que favorece a formação de geadas.
  • Aparecimento de neblinas matutinas/vespertinas. Próximo ao limbo (separador entre dia e noite) pode ser possível observar esbranquecimentos que desaparecem rapidamente. De acordo com C. Pellier, as formações mais espetaculares ocorrem na região de Tharsis que permite a essa região elevada se destacar visualmente.
  • Nuvens de grande altitude. De difícil observação, trata-se de nuvens elevadas iluminadas pelo sol sobre regiões ainda escuras (noite) de Marte. Foram observadas em 2012. 
Tais variações por tempestade de poeira e nuvens podem ser apreciadas na imagem da Fig. 5 correspondendo à oposição de 2005, com crédito de Rolf Meier.

Fig. 4 Animação de marte na oposição de 2005 correspondendo à mesma região (Sinus Meridiani e Margaretifer sinus). Crédito: Rolf Meier. Variações de aspecto da superfície são claramente visíveis.
Planetas maiores em 2018 e conjunções 2018

A oposição de júpiter ocorre em 9 de maio (45" de diâmetro aparente), a de saturno em 27 de junho (18" de diâmetro aparente). Uma tabela com as principais conjunções planetárias de 2018 é vista na Fig. 5. Março será um mês particularmente rico em conjunções.

Fig. 5 Tabela com as principais conjunções planetárias em 2018. Fonte: Wikipedia.
Fig. 5b Conjunção de marte e saturno em 2 de abril.
Olhe em direção ao horizonte oriental depois das 00:00 no início do dia.
Uma conjunção particularmente interessante é a de marte saturno em 2 de abril (Fig. 5b). A proximidade desses dois planetas será aparente desde 30 de março. A conjunção será melhor observada depois das 00:00, quando os dois planetas estarão bem baixos no horizonte leste, na constelação de Sagitário. A lua (em quarto minguante) se juntará ao par um pouco mais separado em 7 de abril (Fig. 5c).
Fig. 5c Lua, marte e saturno em conjunção no dia 7 de abril (por volta das 00:00 do tempo local).
Olhe em direção ao horizonte oriental.


Cometas em 2018

Fig. 6 Aspecto da aparição do cometa 46P/Wirtanen em 16/12/2018 as 20:20 do tempo local desde Brasília/DF, calculado com https://theskylive.com. Na ocasião, esse cometa terá magnitude inferior a 4.0. O aglomerado das Plêiades pode ser visto "em conjunção" com o cometa.
O prognóstico para 2018 de cometas aponta (em ordem decrescente de brilho), os seguintes cometas como os mais notáveis (mag. abaixo de 9.0):
  • 46P/Wirtanen: com periélio em dezembro de 2018, alcançando mag. 3.0;
  • PanSTARRS (2017 S3): com periélio em agosto de 2018, alcançando mag. 4.0;
  •  21P/Giacobini-Zinner: com periélio em setembro de 2018, alcançando mag. 4.0;
  •  PanSTARRS (2016 M1) : com periélio em agosto de 2018, alcançando magn. 9.0;
  •  PanSTARRS (2016 R2); com periélio em maio de 2018, alcançando mag.. 9.0;
  •  38P/Stephan-Oterma: com periélio em novembro de 2018, alcançando mag. 9.0;
O mais notável deles é certamente o 46P/Wirtanen (Fig. 6), cuja aparição em 2018 será chamada de "histórica".   Esse cometa, em 16 de dezembro de 2018 passará a 30 distâncias lunares (11 milhões de quilômetros) da Terra e estará apenas há 4 dias de seu periélio - próximo de seu máximo brilho. Nessa data, ele se tornará o décimo cometa mais próximo da Terra. Provavelmente poderá ser visto a olho nu, sendo favorável para ambos os hemisférios. 

Essa passagem será assunto de um futuro post neste blog, bem como outros cometas na lista acima.

Tabela de Efemérides Astronômicas de 2018  (horário em GMT ou TU). 

Instruções: Localize o evento conforme a data (a esquerda). O tempo de ocorrência é dado em Tempo Universal.

Data     GMT   Evento
        (h:m)

Jan 01  20     Mercúrio em Elongação Sup: 22.7°W
    01  21:54  Lua no Perigeu: 356566 km
    02  02:24  LUA CHEIA 
    03  06     Terra no Periélio: 0.98329 AU
    03  19:50  Aglomerado do Presépio 2.3°N da Lua
    03  20     Chuveiro Quadrantidas
    04  07:48  Lua em Nodo Ascendente 
    05  07:24  Regulus 0.9°S da Lua
    08  22:25  LUA QUARTO MINGUANTE 
    09  06     Vênus em Conjunção Superior 
    11  05:59  Júpiter 4.3°S da Lua
    11  10:03  Marte 4.6°S da Lua
    13  08     Mercúrio 0.7° de Saturno
    15  02:10  Lua  em Apogeu: 406461 km
    15  02:13  Saturno 2.6°S da Lua
    15  07:24  Mercúrio 3.4°S da Lua
    17  02:17  LUA NOVA 
    18  14:28  Lua em Nodo Descendente 
    23  17     Vênus em Afélio 
    24  22:20  LUA QUARTO CRESCENTE 
    25  11     Mercúrio  em Afélio 
    27  10:09  Aldebaran 0.7°S da Lua
    30  09:54  Lua no Perigeu: 358995 km
    31  07:19  Aglomerado do Presépio 2.3°N da Lua
    31  13:27  LUA CHEIA 
    31  13:30  Eclipse Lunar Total; mag=1.315
    31  18:46  Lua  em Nodo Ascendente 

Fev 01  18:24  Regulus 0.9°S da Lua
    07  15:54  LUA QUARTO MINGUANTE 
    07  19:47  Júpiter 4.3°S da Lua
    09  05:12  Marte 4.4°S da Lua
    11  14:16  Lua  em Apogeu: 405701 km
    11  14:46  Saturno 2.5°S da Lua
    11  16:40  Marte 5.0°N de Antares
    14  21:11  Lua em Nodo Descendente 
    15  20:51  Eclipse Solar Parcial; mag=0.599
    15  21:05  LUA NOVA 
    17  12     Mercúrio em Conjunção Superior 
    23  08:09  LUA QUARTO CRESCENTE 
    23  17:07  Aldebaran 0.7°S da Lua
    27  14:48  Lua no Perigeu: 363938 km
    27  17:28  Aglomerado do Presépio 2.3°N da Lua
    28  05:03  Lua  em Nodo Ascendente 

Mar 01  05:09  Regulus 0.9°S da Lua
    02  00:51  LUA CHEIA 
    04  06     Mercúrio 1.1° de Vênus
    04  14     Netuno em Conjunção com o Sol 
    07  06:57  Júpiter 4.1°S da Lua
    09  11:20  LUA QUARTO MINGUANTE 
    10  00:37  Marte 3.8°S da Lua
    10  11     Mercúrio no Periélio 
    11  02:37  Saturno 2.2°S da Lua
    11  09:13  Lua  em Apogeu: 404682 km
    14  03:47  Lua em Nodo Descendente 
    15  15     Mercúrio  em Elongação Sup: 18.4°E
    17  13:12  LUA NOVA 
    18  19:07  Vênus 3.7°N da Lua
    19  08     Mercúrio 3.8° de Vênus
    20  16:15  Vernal Equinox 
    22  22:33  Aldebaran 0.9°S da Lua
    24  15:35  LUA QUARTO CRESCENTE 
    26  17:17  Lua no Perigeu: 369104 km
    27  00:52  Aglomerado do Presépio 2.2°N da Lua
    27  10:56  Lua  em Nodo Ascendente 
    28  13:38  Regulus 1.0°S da Lua
    31  12:37  LUA CHEIA 

Abr 01  18     Mercúrio  em Conjunção Inferior
    03  14:14  Júpiter 3.9°S da Lua
    03  17     Saturno  em Afélio 
    07  12:50  Saturno 1.9°S da Lua
    07  18:15  Marte 3.1°S da Lua
    08  05:32  Lua  em Apogeu: 404145 km
    08  07:18  LUA QUARTO MINGUANTE 
    10  08:09  Lua em Nodo Descendente 
    14  09:24  Mercúrio 3.9°N da Lua
    16  01:57  LUA NOVA 
    17  19:29  Vênus 5.4°N da Lua
    18  15     Urano em Conjunção com o Sol 
    19  04:45  Aldebaran 1.1°S da Lua
    20  14:44  Lua no Perigeu: 368713 km
    22  18     Chuveiro Líridas
    22  21:46  LUA QUARTO CRESCENTE 
    23  06:17  Aglomerado do Presépio 1.9°N da Lua
    23  12:19  Lua  em Nodo Ascendente 
    24  16:47  Vênus 3.4°S de Pleiades
    24  19:39  Regulus 1.2°S da Lua
    29  18     Mercúrio  em Elongação Sup: 27.0°W
    30  00:58  LUA CHEIA 
    30  17:16  Júpiter 3.8°S da Lua

Mai 02  13:29  Vênus 6.3°N de Aldebaran
    04  20:31  Saturno 1.7°S da Lua
    05  07     Chuveiro Eta-Aquáridas
    06  00:35  Lua  em Apogeu: 404458 km
    06  07:24  Marte 2.7°S da Lua
    07  10:23  Lua em Nodo Descendente 
    08  02:09  LUA QUARTO MINGUANTE 
    09  00     Júpiter  em Oposição 
    13  17:21  Mercúrio 2.4°N da Lua
    15  11:48  LUA NOVA 
    16  01     Vênus no Periélio 
    17  18:11  Vênus 4.8°N da Lua
    17  21:06  Lua no Perigeu: 363777 km
    20  11:57  Aglomerado do Presépio 1.7°N da Lua
    20  13:13  Lua  em Nodo Ascendente 
    22  00:53  Regulus 1.4°S da Lua
    22  03:49  LUA QUARTO CRESCENTE 
    27  17:39  Júpiter 4.0°S da Lua
    29  14:20  LUA CHEIA 

Jun 01  01:20  Saturno 1.6°S da Lua
    02  16:34  Lua  em Apogeu: 405316 km
    03  11:58  Marte 3.2°S da Lua
    03  12:39  Lua em Nodo Descendente 
    06  02     Mercúrio em Conjunção Superior 
    06  10     Mercúrio no Periélio 
    06  18:32  LUA QUARTO MINGUANTE 
    08  03:37  Vênus 4.6°S de Pollux
    13  19:43  LUA NOVA 
    14  23:55  Lua no Perigeu: 359507 km
    16  13:13  Vênus 2.3°N da Lua
    16  17:50  Lua  em Nodo Ascendente 
    16  19:38  Aglomerado do Presépio 1.5°N da Lua
    18  07:25  Regulus 1.7°S da Lua
    20  02:21  Vênus 0.4°N de Aglomerado do Presépio
    20  10:51  LUA QUARTO CRESCENTE 
    21  10:07  Solsticio de Verão 
    23  18:47  Júpiter 4.2°S da Lua
    24  21:37  Mercúrio 4.7°S de Pollux
    27  12     Saturno  em Oposição 
    28  03:59  Saturno 1.8°S da Lua
    28  04:53  LUA CHEIA 
    30  02:43  Lua  em Apogeu: 406061 km
    30  16:44  Lua em Nodo Descendente 

Jul 01  01:43  Marte 4.8°S da Lua
    04  05:39  Mercúrio 0.6°S de Aglomerado do Presépio
    06  07:51  LUA QUARTO MINGUANTE 
    06  17     Terra  em Afélio: 1.01670 AU
    09  23:34  Vênus 0.9°N de Regulus
    10  09:30  Aldebaran 1.1°S da Lua
    12  05     Mercúrio  em Elongação Sup: 26.4°E
    13  02:48  LUA NOVA 
    13  03:01  Eclipse Solar Parcial; mag=0.337
    13  08:28  Lua no Perigeu: 357432 km
    14  02:50  Lua  em Nodo Ascendente 
    14  22:04  Mercúrio 2.2°S da Lua
    15  16:14  Regulus 1.7°S da Lua
    16  03:31  Vênus 1.6°S da Lua
    19  19:52  LUA QUARTO CRESCENTE 
    20  10     Mercúrio  em Afélio 
    20  23:57  Júpiter 4.4°S da Lua
    24  16:49  Mercúrio 1.2°S de Regulus
    25  06:10  Saturno 2.0°S da Lua
    27  06     Marte  em Oposição 
    27  05:44  Lua  em Apogeu: 406223 km
    27  20:20  LUA CHEIA 
    27  20:22  Total Lunar Eclipse; mag=1.609
    27  22:40  Lua em Nodo Descendente 
    28  09     Chuveiro Delta-Aquaridas

Ago 04  18:18  LUA QUARTO MINGUANTE 
    06  18:35  Aldebaran 1.1°S da Lua
    09  02     Mercúrio  em Conjunção Inferior 
    10  13:40  Lua  em Nodo Ascendente 
    10  18:05  Lua no Perigeu: 358083 km
    11  09:46  Eclipse Solar Parcial; mag=0.737
    11  09:58  LUA NOVA 
    13  01     Chuveiro Perseidas
    14  13:35  Vênus 6.3°S da Lua
    17  10:38  Júpiter 4.5°S da Lua
    17  16     Vênus  em Elongação Sup: 45.9°E
    18  07:49  LUA QUARTO CRESCENTE 
    21  02:09  Mercúrio 4.8°S do Aglomerado do Presépio
    21  09:55  Saturno 2.1°S da Lua
    23  11:23  Lua em Apogeu: 405744 km
    24  04:51  Lua em Nodo Descendente 
    26  11:56  LUA CHEIA 
    26  20     Mercúrio em Elongação Sup: 18.3°W

Set 01  04:45  Vênus 1.0°S de Spica
    02  10     Mercúrio no Periélio 
    03  01:34  Aldebaran 1.2°S da Lua
    03  02:37  LUA QUARTO MINGUANTE 
    06  22:42  Lua em Nodo Ascendente 
    07  02:13  Aglomerado do Presépio 1.4°N da Lua
    07  17     Netuno  em Oposição 
    08  01:21  Lua no Perigeu: 361355 km
    09  18:01  LUA NOVA 
    14  02:21  Júpiter 4.4°S da Lua
    16  12     Marte no Periélio 
    16  23:15  LUA QUARTO CRESCENTE 
    17  16:46  Saturno 2.1°S da Lua
    20  00:54  Lua em Apogeu: 404875 km
    20  06:38  Marte 4.8°S da Lua
    20  09:30  Lua em Nodo Descendente 
    21  02     Mercúrio em Conjunção Superior 
    23  01:54  Autumnal Equinox 
    25  02:52  LUA CHEIA 
    30  07:06  Aldebaran 1.4°S da Lua

Out 02  09:45  LUA QUARTO MINGUANTE 
    04  03:10  Lua em Nodo Ascendente 
    04  09:51  Aglomerado do Presépio 1.3°N da Lua
    05  21:58  Regulus 1.8°S da Lua
    05  22:29  Lua no Perigeu: 366396 km
    09  03:47  LUA NOVA 
    11  21:21  Júpiter 4.1°S da Lua
    15  03:01  Saturno 1.8°S da Lua
    16  03     Mercúrio 6.2° de Vênus
    16  18:02  LUA QUARTO CRESCENTE 
    17  12:03  Lua em Nodo Descendente 
    17  19:16  Lua em Apogeu: 404227 km
    18  13:01  Marte 1.9°S da Lua
    21  17    Chuveiro  Orionidas
    24  01     Urano  em Oposição 
    24  16:45  LUA CHEIA 
    26  14     Vênus  em Conjunção Inferior 
    27  13:04  Aldebaran 1.6°S da Lua
    29  06     Mercúrio 3.1° de Júpiter
    31  03:46  Lua  em Nodo Ascendente 
    31  15:24  Aglomerado do Presépio 1.0°N da Lua
    31  16:40  LUA QUARTO MINGUANTE 
    31  20:05  Lua no Perigeu: 370201 km

Nov 02  04:16  Regulus 2.1°S da Lua
    05  18     Chuveiro S Tauridas
    06  15     Mercúrio em Elongação Sup: 23.3°E
    07  16:02  LUA NOVA 
    09  04:58  Mercúrio 1.8°N de Antares
    11  15:46  Saturno 1.4°S da Lua
    12  17     Chuveiro N Tauridas
    13  14:04  Lua em Nodo Descendente 
    14  15:57  Lua em Apogeu: 404341 km
    14  23:14  Vênus 0.2°S de Spica
    15  14:54  LUA QUARTO CRESCENTE 
    16  04:16  Marte 1.0°N da Lua: Occn.
    17  23     Chuveiro Leonidas
    23  05:39  LUA CHEIA 
    23  21:11  Aldebaran 1.7°S da Lua
    26  06     Júpiter em Conjunção com o Sol 
    26  12:10  Lua no Perigeu: 366623 km
    27  05:18  Lua em Nodo Ascendente 
    27  09     Mercúrio  em Conjunção Inferior 
    27  20:57  Aglomerado do Presépio 0.8°N da Lua
    29  09     Mercúrio no Periélio 
    29  09:27  Regulus 2.3°S da Lua
    30  00:19  LUA QUARTO MINGUANTE 

Dez 03  18:42  Vênus 3.6°S da Lua
    05  21:06  Mercúrio 1.9°S da Lua
    07  07:20  LUA NOVA 
    09  05:30  Saturno 1.1°S da Lua: Occn.
    10  17:57  Lua em Nodo Descendente 
    12  12:25  Lua em Apogeu: 405177 km
    14  12     Chuveiro Geminidas
    14  23:21  Marte 3.6°N da Lua
    15  11     Mercúrio  em Elongação Sup: 21.3°W
    15  11:49  LUA QUARTO CRESCENTE 
    21  07:31  Aldebaran 1.7°S da Lua
    21  20     Mercúrio 0.8° de Júpiter
    21  22:22  Winter Solstice 
    22  08:05  Mercúrio 5.8°N de Antares
    22  15:03  Júpiter 5.1°N de Antares
    22  17:49  LUA CHEIA 
    22  21     Chuveiro Ursidas
    24  09:52  Lua no Perigeu: 361060 km
    24  11:54  Lua em Nodo Ascendente 
    25  04:52  Aglomerado do Presépio 0.6°N da Lua
    26  16:06  Regulus 2.5°S da Lua
    26  18     Vênus no Periélio 
    29  09:34  LUA QUARTO MINGUANTE 

Referências



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01 novembro 2017

Tentei ver a chuva de meteoros e não consegui: por quê ?

Fig. 01. Imagem da chuva de meteoros gemínidas de 2009 (fonte: NASA). A falta de informação sobre as condições de observação das chuvas de meteoros muitas vezes causa frustração quando se tenta observar esse fenômeno sem a devida atenção a tais condições.
Este post tenta esclarecer algumas dúvidas que internautas tem em relação à observação de chuva de meteoros. Sempre que tiver dúvidas, não deixe de consultá-lo.

A grande mídia frequentemente anuncia "chuvas de meteoros" e convida pessoas para a observação, sem maiores detalhes, além de indicações precárias da região do céu onde a chuva seria observada.  A última notícia dessas que vi na TV era sobre a chuva "Orionidas", em que uma grande rede de televisão anunciou como visível em "todo o Brasil". 

Entretanto, é preciso estar atento para as inúmeras condições necessárias para que seja possível observar uma chuva desse tipo. Frequentemente, pode-se ler na rede as frustrações das pessoas que não conseguiram ver nada. Mas qual a aparência de um chuva de meteoros?

O nome "chuva de meteoros" é enganoso e pode levar a crer que se trata de um evento espetacular, mas não é: a imensa maioria das tais "chuvas" aparecem com a observação de um rastro a cada hora. Imagine chamar de "chuva" a precipitação de uma gota de água por hora...São raríssimos os eventos de mais de um meteoro por hora e a imagem da Fig. 1 foi obtida com o obturador da câmera aberto, de forma que vários rastros foram registrados ao longo de horas de exposição.

Dentre as principais condições para uma boa observação das chuvas destacamos:
Fig. 2. Geometria de uma chuva de meteoros.
  1. Não pode "haver lua" no céu, 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 e irá impedir a visualização dos rastros;
  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 (Fig. 2), 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. Isso não significa que é impossível observar chuvas nos meses chuvosos, mas será mais difícil nessa época.
A geometria da chuva

Das condições acima, a posição da radiante (3) é a mais importante. Para entender isso é preciso considerar a Fig. 2. A radiante é um ponto do céu de onde os meteoros associados a uma chuva provêm. Uma "corrente de chuva" é uma região do espaço caracterizada pelos meteoros, as vezes associados a um determinado cometa. A velocidade relativa entre a corrente e a Terra determina a direção do céu e a velocidade com que eles são "interceptados" pela Terra. Na Fig. 2 ilustramos uma chuva que tem radiante no hemisfério norte (como acontece com a maioria das chuvas). Um observador A no hemisfério norte terá a radiante quase que acima de sua cabeça e os meteoros encontrarão uma camada de atmosfera menor do que aquela que existe par o observador B no hemisfério sul. Isso significa também que os rastros deixados pela chuva para o observador A serão maiores do que para o observador B, em média, o que implica em um brilho inferior, desfavorecendo a observação. Além disso, a imagem da Fig. 3 mostra que há dois pontos de interceptação da corrente, de forma que existem duas datas no ano para a grande maioria das chuvas, com condições diferentes de encontro. 

Fig. 3 Imagem de uma representação da corrente associada ao cometa Halley das Oriônidas, conforme simulação em https://www.meteorshowers.org/ . A órbita da Terra é representada pelo traço em azul. 
Essa é a geometria para observação da chuva que foi explicado na condição (3). Ela é suficiente para nos convencer sobre a necessidade de se cumprir as condições acima para uma boa observação de uma chuva de meteoros - principalmente se a radiante está no hemisfério norte, o que ocorre com as chuvas mais famosas: Oriônidas, Leônidas e Perseidas. Talvez a chuva das "Eta Aquáridas" seja a de melhor observação para o hemisfério sul. Ela acontece entre 20 de abril e 20 de maio, com pico entre 5-6 de maio. Sua radiante está localizada aproximadamente sobre o equador celeste, o que traz condições equivalentes para observadores em ambos os hemisférios. Outra consequência do que estudamos aqui é que, para o Brasil, certamente observadores nas regiões norte são beneficiados. Também não é difícil ver que as correntes de cada chuva tem quantidades diferentes de meteoros - o que depende da idade do cometa associado e outras condições perturbativas. Dessa forma, a taxa horária é consequência de um soma de fatores e variará bastante não só entre cada chuva, mas também, para uma dada chuva ao longo de vários anos. 

Referências

Mais informações sobre a geometria das "correntes de chuva" neste link: https://www.meteorshowers.org/

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01 outubro 2017

Conjunção Vênus-Júpiter de 13 de novembro de 2017

Aspecto de uma conjunção de vênus e júpiter em 2014 como visto desde Townsfille, Australia.  

Trata-se de aviso de conjunção entre os planetas Vênus e Júpiter, a ocorrer na primeiras horas do dia 13 de novembro de 2017, muito próximo do poente. 

Com uma separação mínima de 17', essa conjunção a 13 graus do sol. A conjunção poderá ser acompanhada durante o dia, quando então será fácil observar dois planetas com um telescópio.
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12 agosto 2017

Máscara Espectrográfica para câmera DSLR (2)

Fig. 1 Espectro solar obtido com a máscara (Fig. 7) depois do processo de calibração e processamento digital.O gráfico abaixo, traz a intensidade relativa das linhas, onde se pode observar a presença de inúmeros elementos químicos. Os números indicam o comprimento de onda em nanômetros.
Em um post anterior (1), mostramos como é possível montar um espectroscópio simples para demonstrações com base em redes de difração arranjadas a partir da superfície de CDs. Esse arranjo permite a observação de espectros de fontes luminosas. Aqui, complementamos aquele post com um outro arranjo para o registro fotográfico de espectros, ou um espectrógrafo. O texto "Máscara espectrográfica para registro digital de espectros de fontes brilhantes" detalha a montagem da máscara e pode ser encontrado no "Caderno Brasileiro de Ensino de Física" que foi publicado em agosto de 2017 (2). Aqui apresentamos algumas complementações junto com a divulgação desse artigo.

Para se ter uma ideia do potencial desse arranjo, a Fig. 1 é o espectro do sol obtido com a máscara proposta usando novamente uma rede improvisada a partir de um CD. Nele é possível ver as "linhas de Fraunhofer" típicas da luz solar e de sua interação com a atmosfera terrestre. Abaixo, ve-se um diagrama da intensidade relativa das linhas (o fundo foi subraido), mostrando as principais características visíveis dos elementos presentes na atmosfera solar e terrestre.  Neste post, apresentamos os desenhos para a montagem simples dessa "máscara", utilizando materiais comuns.

Desenho e montagem da máscara

A máscara consiste em um suporte feito em cartolina em que a "rede improvisada" de CD é colocada na frente da objetiva de uma câmera (no caso, usamos uma do tipo DSLR) e que permite a tomada de espectros de fontes brilhantes em "foco infinito". Essa máscara difere do arranjo anterior porque não há fenda e os espectros são formados a partir da difração da imagem do objeto distante na superfície do CD em modo "transmissão". Para se ter bons espectros, entretanto, é preciso que a fonte de luz sob análise seja observada a partir da reflexão em certos anteparos, conforme explicado abaixo.

Materiais

Para a construção da máscara é necessário:
  • 1 CD-R de onde se extrai um fragmento conforme indicado em (1). Será necessário também retirar a proteção metálica conforme explicado naquele post;
  • Tesoura;
  • Fita adesiva;
  • Cartolina escura;
  • Estilete;
  • Câmera fotográfica (do tipo DSLR ou que permita ajuste de tempo de exposição).
A máscara é formada por duas peças. Um "anel" de fixação, que permite a rede fixar-se na frente da objetiva da câmera e um bloqueio em "cotovelo" para permitir que apenas a luz proveniente de fonte distante seja difratada e entre na objetiva da câmera ao longo de seu eixo óptico.

Desenho do anel de fixação
Fig. 2 Diagrama para a montagem do anel de fixação. Note a posição da máscara. Os círculos devem ser vazados e adaptados conforme o diâmetro da câmera utilizada.As abas de fixação lateral tem 1 cm de largura.
Fig.2  traz o diagrama para montagem do anel de fixação. Esse desenho deve ser reproduzido em uma cartolina grossa, de preferência de cor preta, recortado e colado. O diâmetro interno, de 71 mm, é o da objetiva da câmera Nikon que utilizei e pode ser modificado para para outras objetivas.  Note que o anel menor tem 24 mm de diâmetro, mas pode ser maior. Esse é o tamanho também usado para a "replica" ou pedaço de CD-R que serve com rede de difração e que deve ser colado na parte interna, voltada para a objetiva da câmera.

Fig. 3 Aspecto final do anel de fixação montado
com a rede na posição.
O aspecto final do anel pode ser visto na Fig. 3. Como essa imagem mostra, a rede ficará paralela à objetiva da câmera (ver Fig. 5). Se apenas esse anel fosse utilizado, a câmera poderia registrar espectros e, ao mesmo tempo, uma imagem. Isso está mostrado na Fig. 4 para uma lâmpada de iluminação interna (de tubo). O espectro pode ser visto juntamente com a imagem de fundo.

Portanto, precisamos de um bloqueio, que obstrua a luz que atinge diretamente a objetiva e só mostre o espectro. Isso é conseguido com outro arranjo que chamei "bloqueio em cotovelo".

Desenho do bloqueio em cotovelo.

O desenho do bloqueio necessitou da determinação do ângulo de incidência que resulte no espectro de 1a ordem ser gerado paralelo ao eixo óptico da câmera. Esse ângulo foi medido em aproximadamente 50 graus em relação ao eixo da câmera. Esse ângulo pode ser diferente, conforme o tipo de CD utilizado (quanto maior o número de linhas por mm, tanto maior será esse ângulo). A Fig. 5 traz a representação esquemática do ângulo de incidência, juntamente com uma representação da objetiva da câmera e o desenho do cotovelo.

Fig. 4 Foto de um espectro de uma lâmpada fluorescente com o anel adaptado à câmera e com a rede de CD (sem o bloqueio).
Fig. 5 Diagrama esquemático do bloqueio em cotovelo a ser construído para a máscara (esquerda, ver complementação na Fig. 6). À direita pode-se ver o ângulo de incidência dos raios de entrada, a fim de que o espectro em primeira ordem seja paralelo ao eixo óptico da câmera.
O desenho da segunda peça pode ser visto na Fig. 6. Ela pode ser construída igualmente em cartolina e, idealmente, seu interior deve ser negro para aumentar o contraste dos espectros registrados. Observe que os polígonos A e A' são espelho um do outro, de forma que as medidas fornecidas para A são as mesmas de A'. As abas de colagem tem aproximadamente 1 cm de largura.
Fig. 6 Acima: diagrama esquemático para montagem do bloqueio em cotovelo. Abaixo: representação esquemática do bloqueio colado acima do anel de fixação. O diâmetro dos círculos é de aproximadamente 25 mm. 
Fig.  7 Imagem da montagem final da máscara na câmera.

 O resultado final pode ser visto na Fig. 7. O alinhamento da máscara para uma tomada de espectro não é muito simples. É possível adaptar uma pequena luneta "buscadora" para facilitar o alinhamento.

 Análise de espectros 

A Fig. 8 traz uma imagem do espectro do sol não processado, tal como registrado através da máscara. Para obter esse espectro, o reflexo do sol em um anteparo distante (vidro de um automóvel) foi utilizado. Os parâmetros usados para cada registro são mostrados em cada imagem. Note que, uma vez que a rede do CD espalha muito a luz, tempos de exposição da ordem de mais de 1 s devem ser usados em registros noturnos e apenas objetos brilhantes podem ser resolvidos.
Fig. 8 Espectro do Sol não processado obtido com a máscara. Nele é possível ver as famosas "linhas de Fraunhofer".
(Nikon D5100 F5.6, 1/3 s, ISO 100).
 A Fig. 9, traz um registro do espectro da lua e a Fig. 10 de lâmpadas de iluminação pública.
Fig. 9 Espectro da lua obtido com a máscara mostrando as linhas de Fraunhofer. (Nikon 5100, F4.5, 10s, ISO 320)
Fig. 10 Espectros de lâmpadas de iluminação pública obtidos com a máscara. Uma linha do espectro de segunda ordem aparece também registrado na imagem superior (lâmpada de vapor de mercúrio).Nikon 5100, F4.5,  10s, ISO 2500
Normalização e calibração do espectro da Fig. 8.

Uma vez que a câmera introduz distorções na representação de cor em relação ao espectro observado pelo olho, calibramos o espectro e extraímos a função de envoltória do espectro modificado. Para tanto, a imagem em JPG foi lida com um software de análise numérica e as três matrizes R, G e B foram extraídas separadamente. A função que retorna o comprimento de onda como função da posição do pixel (que chamamos de função calib) é  linear (porque a resposta de um a rede de difração é linear) e na forma:

calib(k)=L2+(k-D2)*(L1-L2)/(D1-D2)

Para a Fig. 8 temos

L1 = 589.7 nm
L2 = 486.1 nm

D1 = 1257
D2 = 470

e os valores de k vao de 0 a 4879. Com isso, dado a coordenada de um pixel, podemos saber seu valor correspondente em nanometros. Obviamente, conforme o aspecto da Fig. 8, é possível ver que se trata de um espectro de baixa resolução e a imagem traz, portanto, um registro superamostrado. Esse espectro pode ser visto no gráfico da Fig. 11 onde a intensidade em tons de cinza é mostrado no eixo y.
Fig. 11 Espectro solar "raw" (bruto) calibrado em nanômetros. A queda observada pouco antes de 600 nm é uma artifício do sensor da câmera.
Para eliminar a modulação de sensibilidade do sensor da câmera, seu valor médio foi extraído (na forma de uma função de calibração e normalizado entre 0<C1<1 e C2=1. Esse espectro foi multiplicado à matriz RGB, como função do comprimento de onda e dada por uma subrotina conhecida (3), fornecendo a imagem da Fig. 1. Portanto, o espectro da Fig. 1 contém exatamente a mesma quantidade de informação da Fig. 8 e representa um registro mais fiel ao olho, sem as distorções introduzidas pela máscara de cor do sensor fotográfico.

Referências


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