Física na Veia!

Rodrigo Andolfato, um legítimo “Viajante Espacial”
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Andolfato numa de suas ''viagens pelo espaço'' (imagem: Facebook do Andolfato)

 

Você já ouviu falar em Rodrigo Andolfato?

Andolfato nasceu em Lages, Santa Catarina. Graduou-se em Administração na UFU – Universidade Federal de Uberlândia, Minas Gerais. Atualmente é analista do Banco Central e, por conta de sua profissão, reside em  Águas Claras, Distrito Federal.

Só por este pequeno currículo dá para ver que ele gosta bastante de andar pelo mundo. Mas suas maiores viagens são pelo espaço, de carona com a luz, capturando os fótons que vêm dos astros.

Não entendeu? Explico. Rodrigo Andolfato é astrofotógrafo amador. Amador no sentido de não ganhar a vida com  este trabalho. Mas ele tem resultados fantásticos e que tangenciam trabalhos profissionais. Não tenho medo algum em dizer que ele é um dos grandes nomes da Astrofotografia brasileira e também mundial.

Para você que conhece ou não a obra de Andolfato, trago uma boa nova: ele acaba de lançar o livro ''O Viajante Espacial''.

O Viajante Espacial (capa)

A obra tem versão impressa paga e pode ser comprada on line por aqui, no Clube de Autores. Mas, para quem gosta de ler em telas e quer economizar uma grana, tem também versão gratuita, em PDF, direto de um drive virtual do próprio autor.

Confira algumas páginas da obra.

Astrofotografia lunar (página do livro ''O viajante Espacial'')

 

Astrofotografia solar (página do livro ''O viajante Espacial'')

 

Astrofotografia planetária (página do livro ''O viajante Espacial'')

 

Astrofotografia de céu profundo (página do livro ''O viajante Espacial'')

Como as imagens acima bem ilustram, Andolfato tem um trabalho astrofotográfico impecável pelas mais diversas áreas da Astrofotografia. Vale a pena conhecê-lo! E a obra, que condensa imagens de seis anos de capturas, tem exatamente esta função

Curiosamente, e para espanto de quem sabe bem o quanto as luzes da cidade — também conhecidas como PL (poluição luminosa) — atrapalham as observações astronômicas e os registros astrofotográficos, muitas das espetaculares imagens feitas pelo Andolfato  foram obtidas a partir do seu apartamento, em plena zona urbana! Haja técnica para filtrar a PL a ponto de conseguir tirar o melhor de condições tão adversas!

 

Astrofotografia Prática: obra de referência

Por falar em técnica, no ano passado Andolfato lançou o livro ''Astrofotografia Prática'' que, como o nome já revela, tem dicas super práticas para quem está iniciando na refinada arte da Astrofotografia.

Astrofotografia Prática (capa)

Este livro é vendido em duas versões que podem ser compradas pelos links abaixo:

Tenho as duas versões que, essencialmente, são iguais em conteúdo. O ebook, bem mais em conta, está formatado para melhor se adaptar aos dispositivos móveis. Adoro as duas! A versão impressa está sempre ao alcance das mãos. A eletrônica mantenho na nuvem e, quando levo um ''chá de cadeira'' não previsto como, por exemplo, num consultório médico, abro-a para folhear e aproveitar o tempo para estudar.

Aqui no blog, no ar desde 2004, tenho inúmeras astrofotografias próprias. Mas a maioria delas feita com técnica muito simples, com uma câmera fotográfica digital semiprofissional fixa num tripé e quase sempre sem nenhum pós tratamento em software.

Não faz muito tempo que comecei a astrofotografar com webcam acoplada ao telescópio  (confira meus primeiros passos em astrofotografia com telescópio nestes posts: post 1, post 2 e post 3). Mas devo dizer que o ''Astrofotografia Prática'' já me ajudou bastante com super dicas, incluindo os principais softwares de captura e tratamento de imagens!

Embora hoje, na web, haja muitos tutoriais escritos e até em vídeo, o ''Astrofotografia Prática'' vai direto ao ponto e dá as dicas fundamentais para quem está dando os primeiros passos na área não perder tempo neste universo dentro do Universo. Por isso recomendo-a, sem medo de errar!

Você também pode conhecer mais de perto o fantástico trabalho do Rodrigo Andolfato acessando o Blog do Andolfato que é referência na área da Astrofotografia.

O Brasil, fortunadamente, tem muitos astrofotógrafos de destaque internacional. Noutras oportunidades falarei sobre outros deles, seus sites e trabalhos.

Por enquanto, divirta-se (e aprenda bastante!) com o mestre Rodrigo Andolfato!


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Lua Cheia do Ano Novo (Superlua)
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Lua Cheia nascendo por trás da serra em São João da Boa Vista, SP.

 

Acaba de nascer a primeira Lua Cheia do ano de 2018.

E ela está caminhando para o perigeu, ponto da sua trajetória em torno da Terra de máxima aproximação com o nosso planeta. Isso quer dizer que em poucas horas ela estará em sua máxima aproximação com a Terra, fenômeno que tem sido chamado de Superlua.

O termo Superlua é um tanto quanto exagerado. Entre o apogeu, ponto de máximo afastamento com a Terra, e o perigeu, ponto de máxima aproximação, a Lua Cheia varia cerca de 14% em tamanho aparente e 30% em brilho aparente (veja cálculos em detalhes neste post). Difícil perceber tal diferença no ''olhômetro''! A Lua Cheia não estará tão maior do que a média. Mas o luar, a luz do Sol refletida pela Lua e que atinge a Terra, estará de fato ''turbinado''. Se você estiver num lugar bem escuro, longe das luzes da cidade, vai notar que o luar será capaz de iluminar a paisagem ao seu redor.

De qualquer forma, observe a Lua Cheia hoje (e sempre que puder). Olhar a Lua, bem como qualquer astro, mesmo a olho nu, é sempre uma experiência ímpar.

Clique nos links abaixo para ver animação da Lua Cheia nascendo por trás da serra aqui em São João da Boa Vista, interior de São Paulo:

Apesar do meu tripé manco, até que ficou bom!

Câmera no tripé (manco), aguardando o nascer da Lua Cheia

 

Curiosidade 1: a trilogia das Superluas

Tivemos Lua Cheia no perigeu (ou Superlua) há praticamente um mês, no dia 3 de dezembro de 2017. Confira aqui.

Temos Lua Cheia no perigeu hoje. E ainda teremos outra no dia 31 de janeiro de 2018.

Esta segunda Lua Cheia que acontece num mesmo mês é também conhecida como Blue Moon. Mas trata-se apenas de um nome. A Lua Cheia não ficará azul. Na verdade ficará vermelha, ''cor de tijolo'', mas somente para alguns observadores privilegiados. Isso porque haverá um eclipse lunar total ocorrendo exatamente na Lua Cheia passando pelo perigeu. Haja coincidências! Infelizmente, o eclipse lunar não será visível daqui do Brasil.

 

Curiosidade 2: o teste do dedo indicador

Se você esticar o braço e levantar o dedo indicador, para o seu olho, a largura aparente do dedo terá praticamente 1,0 grau. Varia de pessoa para pessoa, claro. Mas o valor gira em torno de 1,0 grau.

A Lua Cheia tem diâmetro angular aparente de cerca de 0,5 grau. Logo, o dedo indicador, nesta situação, consegue cobrir duas Luas Cheias.

Não acredita? Faça o teste!


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2018
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Clique para abrir versão maior!

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Que a ciência brasileira sobreviva a mais um ano de (des)governo¹. E que muito em breve volte a ser valorizada para continuar crescendo e se destacando no cenário mundial.

Que possamos estar juntos aqui no blog por pelo menos mais 365 dias falando de Física e de Astronomia!

 

Grande abraço. E Física na veia!


1 – Ano de importantes eleições! Ano fundamental para o eleitor brasileiro amadurecer como cidadão, votar com consciência, e principalmente aprender a cobrar atitudes dignas e democráticas dos seus legítimos representantes. Só assim iniciaremos uma nova etapa, tempo de retomada do curso natural da nossa história que infelizmente regrediu cinco décadas em questão de poucos meses. A tal ''Ponte para o Futuro'' é um vetor com com sentido oposto ao daquele que tanto precisamos e almejamos!

A dança do Sol e as estações do ano
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Comparativo das posições reais do nascer do Sol em 21/06/2017 (solstício),  22/09/2017 (equinócio) e
21/12/2017 (solstício)

 

Resolvi, em meados deste ano, que registraria o nascer do Sol nos solstícios (de inverno e de verão) e também no equinócio (de primavera). E o faria daqui da janela do meu apartamento em São João da Boa Vista, interior de São Paulo, bem perto da divisa com o sul de Minas Gerais. Do terceiro andar, tenho vista privilegiada da serra com centro bem no ponto cardeal leste (L), excelente para observar o Sol nascente.

Missão cumprida! O resultado você confere na fotomontagem acima. Note que usei o coqueiro (esquerda) como ponto de referência. E por isso o leste (L) não está exatamente no centro da imagem panorâmica feita com o celular.

A ideia dos registros fotográficos é mostrar de forma didática (e experimental) o que prevê a teoria: o Sol não nasce todos os dias exatamente no ponto cardeal leste (L), embora muita gente afirme que sim. Somente nos chamados equinócios (de outono e de primavera) o Sol desponta exatamente a leste (L). Nos demais dias o nascer do Sol ocorre ao redor do leste (L), deslocado para a esquerda, a rigor para o norte (N), ou para a direita, a rigor para o sul (S).

Como você pode conferir na fotomontagem, no início do inverno aqui no hemisfério sul, data que chamamos de solstício de inverno, o Sol nasceu em seu máximo deslocamento para o norte (N). No equinócio de primavera (e também no de outono, não registrado), o Sol deve ascender no horizonte exatamente no ponto cardeal (L). No solstício de verão, início do verão ao sul do equador, o Sol surgiu logo de manhã em seu máximo deslocamento para o Sul (S).

Tal dança solar, que também ocorre do lado oposto, ou seja, a oeste, ao final do dia e quando o Sol se põe, deve-se ao fato de que a Terra, enquanto orbita o Sol, mantém o seu eixo sempre com a mesma inclinação em relação ao plano orbital. Desta forma, para um observador fixo na Terra, fica a impressão de que é a trajetória aparente do Sol que sofre deslocamento. E isso provoca insolação diferencial nos dois hemisférios do nosso planeta, o que justifica a existência de diferentes estações do ano.

Todo dia, logo de manhã, quando saio para o trabalho, observo a posição do Sol nascente. É hábito. O bamboleio do nascer do Sol ao redor do leste é para mim algo tão natural quanto o oxigênio que respiro. Mas aposto que a maioria das pessoas nem se dá conta deste fato notável. E você? Já fez esse tipo de observação? Se nunca o fez, faça. Observe o nascer (ou o por do Sol) ao longo de meses. Você vai se surpreender com a mudança de posição aparente da nossa estrela!

A imagem abaixo é uma simulação em computador mostrando os dois solstícios e os dois equinócios no período de um ano. Em março do ano que vem vou tentar registrar fotograficamente o nascer do Sol no solstício de outono para compor fotomontagem completa, como a da simulação.

A ''dança'' do Sol nascente (simulação em computador)

 

Curiosidades

A palavra solstício significa ''Sol parado''. E tem tudo a ver! Nos solstícios o Sol ''para'' o seu movimento relativo de afastamento aparente em relação ao ponto cardeal leste para começar movimento oposto, ou seja, de aproximação com o ponto cardeal leste. No solstício de inverno temos a noite mais longa do ano. No solstício de verão, ao contrário, o dia mais longo.

E, quando o Sol,  em sua dança das estações, nasce ''passando'' exatamente pelo leste, temos dias e noites de igual duração. São os equinócios. A palavra equinócio, que trás o prefixo ''equi'' (de igual) tem exatamente este significado.

Gostou do tema? Neste post discuto de forma mais profunda a existência das quatro9 estações do ano. Os links abaixo chamam outros posts nos quais o assunto também é discutido.  Divirta-se!

Ah… uma perguntinha básica

Como os terraplanistas explicam essa dança do Sol em torno da ''Terra pizza''?

 


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Superlua, agora!
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Superlua sobre o meu bairro, em São João da Boa Vista, interior de São Paulo, Brasil.

No post anterior anunciei que hoje teríamos Lua Cheia no perigeu, uma Lua Cheia especial, mais próxima da Terra, e por isso mesmo ''turbinada'', maior e mais brilhante, fenômeno que tem sido chamado de Superlua.

Como previsto, céu nublado por aqui. Até desanimei de montar o telescópio para fazer uma live da Superlua.

Mas deu uma brecha e a Lua apareceu. Fiz algumas astrofotos só com a câmera digital no tripé.

O farol lunar em close. Note que a Lua está brigando com as nuvens.

Se você estiver num local de céu aberto e limpo, observe a Lua. Ela está ligeiramente maior mas sensivelmente mais brilhante. O tamanho maior é difícil de perceber a olho nu. Mas o luar ''turbinado'' dá para notar, especialmente se você estiver longe das luzes da cidade. A Lua vai iluminar o cenário!

Uma foto da Superlua com zoom máximo (30X) da câmera digital.

Para saber mais sobre o fenômeno das Superlua, veja o post anterior, onde destaco as três Superluas que vão acontecer entre hoje e o final de janeiro do ano que vem. Se quiser se aprofundar ainda mais, indico este outro post de 2016 onde disseco o tema.

BOAS OBSERVAÇÕES!


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(*) posts na plataforma antiga do blog

E veja abaixo link para um post onde ensino como fazer um mosaico lunar usando webcam acoplada ao telescópio:


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Lua Cheia no perigeu? Superlua!
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Órbita elíptica da Lua ao redor da Terra

 

A órbita da Lua ao redor da Terra não é uma circunferência, mas uma elipse. E a Terra não fica no centro da órbita, mas deslocada dele. Logo, trata-se de uma órbita excêntrica, com a Terra num dos focos da elipse enquanto o nosso satélite natural faz a sua translação ao redor do nosso planeta. A figura acima ilustra a ideia geométrica.

Por conta deste ''capricho cósmico'', decorrência direta da Lei da Gravitação, a Lua pode passar mais perto da Terra, ponto que chamamos de perigeu, ou mais longe, ponto que denominamos apogeu. E sabemos que qualquer coisa vista de mais perto, inclusive a Lua, parecerá maior. Ao contrário, o que observamos de mais longe nos parecerá menor.

Quando coincide da Lua Cheia acontecer com o nosso satélite natural passando pelo perigeu ou perto dele, ainda que com uma diferença de poucas horas, temos uma Lua Cheia ''turbinada'', ou seja, ligeiramente maior e mais brilhante. É o que vem sendo chamado de Superlua.

Se compararmos a Lua mínima (no apogeu) com a Lua máxima (no perigeu), temos uma diferença de 14% no tamanho e 30% no brilho. Neste post aprofundo o tema e faço os cálculos que nos levam a estes valores. Se quiser saber mais, dá uma olhada nele.

Aqui em São João da Boa Vista, interior de São Paulo, tudo nublado há dias. Veja panorâmica que fiz hoje pelo celular pouco depois das 11h da manhã.

Céu nublado. Previsão de chuva para a minha cidade e região. (Panorâmica 180 graus, pelo celular)

Ontem, mesmo com o céu nublado na maior parte do tempo, consegui ver a Lua por alguns minutos, pouco depois do seu nascer, num brecha entre nuvens. Confira a imagem logo abaixo. Mas depois o céu fechou de vez. E não vi mais nada.

Lua (quase) Cheia ontem, numa brecha entre as nuvens. (Imagem feita pelo celular)

Pela previsão do tempo, para a minha cidade e região, probabilidade quase zero de observar a Lua Cheia no perigeu hoje. Mas, se o céu abrir e eu conseguir ver alguma coisa, tentarei fazer uma live da Superlua em vídeo. Posto o link por aqui se der certo.

 

Curiosidade 1: a trilogia das Superluas, com ''bonus track'' de Blue Moon e eclipse lunar

Teremos três Luas Cheias no perigeu (ou três Superluas, se preferir), num curto período de tempo.

A primeira delas é hoje, domingo, 3 de dezembro de 2017. As duas próximas acontecem no mês de janeiro de 2018, respectivamente nos dias 1 (segundas-feira) e 31 (quarta-feira).

A segunda Lua Cheia num mesmo mês é conhecida como Blue Moon. Mas é apenas um rótulo. A Lua não vai ficar azul. Nosso satélite, a olho nu, tem sempre o mesmo tom cinza prateado, exceto quando está próximo do horizonte em que fica alaranjado, ou na totalidade dos eclipses lunares quando acaba ficando da cor de tijolo (um tom vermelho alaranjado). A terceira Superlua em praticamente dois meses será, portanto, Blue Moon. E tem mais: neste dia também haverá um eclipse lunar total. Teremos Super Blue Moon eclipsada! Três fenômenos em um! Mas não se anime. Aqui no Brasil o eclipse lunar não será visível. Para nós, Super Blue Moon, sem eclipse.

O vídeo abaixo, da NASA, fala da curiosa trilogia das Superluas.

 

Curiosidade 2: o teste do dedo indicador

Estique o braço e levante o dedo indicador. Para o seu olho, a largura aparente do dedo indicador terá praticamente 1,0 grau. Varia de pessoa para pessoa, claro. Mas o valor gira em torno de 1,0 grau.

A Lua Cheia tem diâmetro angular aparente de meio grau. Logo, um dedo indicador deve cobrir duas Luas Cheias.

Quando você achar que a Lua Cheia está gigante, geralmente por efeito de ilusão de óptica, faça este teste. Infalível! Você vai se surpreender.

Se conseguir ver a Superlua nascendo hoje logo no início da noite de domingo, dedo nela! Ela vai parecer enorme. Mas o teste do dedo vai desmarcarar o seu cérebro pregando peças no seu proprietário!

Neste post explico detalhes sobre a ilusão da Lua Cheia gigante.


Para saber mais


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E veja abaixo link para um post onde ensino como fazer um mosaico lunar usando webcam acoplada ao telescópio:


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Astrofotografia: como fazer um mosaico da Lua
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Resultado final do mosaico da Lua (clique na imagem para abrir versão maior)

 

Fazia tempo que eu não observava o céu com o telescópio.

Por conta do meu trabalho de professor/autor de material didático, fico sempre limitado às ''folgas'' aos finais de semana ou feriados. Às vezes, até nestes dias há trabalho extra para casa. E a agenda ainda tem que coincidir com céu limpo e não ''bater'' com outros compromissos pessoais. A probabilidade de observações do céu com equipamento que sempre demora um pouco para ser montado e alinhado fica bastante reduzida.

Ontem, feriado, por sorte o céu abriu depois de alguns dias de chuva. Aproveitei a folga (desta vez real) para observar e capturar a Lua que estava linda diante da janela do meu apartamento.

Para registrar as imagens do telescópio, uso a técnica de acoplar uma webcam comum no porta ocular. A webcam usa a óptica (espelho) do telescópio newtoniano (refletor) e, com o sensor digital, registra a imagem nele projetada e a envia para o notebook.

Mas, como o sensor da webcam é bem pequeno, só consigo ver/capturar a Lua parcialmente, como você pode conferir abaixo no print screen da pasta onde as imagens capturadas foram salvas.

As ''fatias'' capturadas da Lua, salvas numa pasta.

 

A solução para ter uma imagem da Lua por inteiro é juntar as ''fatias'' via software, compondo um mosaico, como na imagem que abre este post, lá no topo.

Para fazer meus mosaicos lunares, tenho usado o ICE – Imagem Composite Editor, da Microsoft (dica do amigo astrofotógrafo Gabriel Akira Yanaguya). O ICE é freeware e bem fácil de usar. Procure-o pelo Google e vai encontrá-lo facilmente para baixar de fontes confiáveis.

O software, cuja função real é criar panoramas, tem vários ajustes que você pode depois experimentar. Mas, no modo automático, ele faz tudo praticamente sozinho, em quatro passos logo após a escolha e carregamento das imagens. O resultado é excelente.

Confira a seguir o passo a passo do processo de montagem do mosaico.

Passo 1 [Import]: O carregamento das imagens

Você escolhe ''New Panorama from images'' se for usar imagens estáticas ou ''New Panorama from video'' se for usar frames de um vídeo. Escolhi ''New Panorama from images'' porque tinha vários arquivos de imagens estáticas no formato png equivalentes a diversos pedaços da Lua que eu já havia capturado previamente.

Em seguida, escolhida a pasta onde as imagens capturadas estão salvas, é possível vê-las na tela.

Escolhido o tipo de panorama, você escolhe a pasta e o software mostra as imagens nela contidas.

Você pode fazer uma triagem das imagens previamente salvas e escolher somente aquelas que vai usar para compor o mosaico. Eu escolhi todas que havia feito porque estava testando uma peculiaridade técnica (veja nota¹ no final do post).

Usei o ajuste padrão ''Simple Panorama'' com ''auto-detect motion'' (menu da direita).

Imagens importadas para dentro do software. Vai começar a parte mais divertida!

É importante ficar claro que, para o software juntar as imagens, elas devem ter partes comuns. Assim o software entende como as imagens deve ser sobrepostas e unidas. Imagens que não apresentam regiões comuns não serão entendidas pelo programa que, obviamente, não faz milagre.

Passo 2 [Stich]: O software analisa e junta as imagens 

Quando você clica na próxima aba ''STICH'', o sofware começa a fazer o trabalho ''pesado'' automaticamente por você. Ele junta as imagens de forma inteligente, fazendo as devidas sobreposições de partes coincidentes, as correções de tons e tudo o mais. E vai mostrando a evolução percentual do trabalho. Nessa etapa não dá para ver nada. É só ter paciência e esperar.  Quanto mais imagens usar, mais tempo vai demorar para o processo se completar.

O software trabalhando em silêncio.

Passo 3 [Crop]: O resultado final aparece 

Depois da espera, o resultado final aparece! Agora é hora de fazer o CROP, ou seja, recortar a imagem.

O resultado final, só esperando o crop.

Basta clicar/arrastar com o mouse nas alças (pontos) das linhas brancas do quatro retangular que envolve a imagem (mosaico), definindo exatamente onde a imagem será cortada.

Definição do corte da imagem final.

Passo 4 [Export]: Salvando a imagem final

Clique na aba ''Export''. E salve a imagem final. Escolha o formato, a pasta/local onde quer salvar. E pronto.

Imagem final, a ponto de ser salva.

A imagem final você pode levar para o seu software de tratamento favorito para dar aquele ''tapinha'' nos parâmetros que podem melhorar ainda mais os detalhes do mosaico.

É isso! Bons céus! Boas observações! E bons registros astrofotográficos!


1 – Dica interessante: fiz várias imagens redundantes de diversas partes da Lua, mas com controle de ganho/exposição/brilho/contraste da webcam diferentes. O software, ao juntar tudo, faz um ajuste médio dos tons das várias partes para a imagem final ficar homogênea. Como sempre temos partes da Lua mais subexpostas e partes mais superexpostas para um mesmo ajuste da webcam, tive a impressão de que isso ajudou o software a equilibrar melhor os tons. Ainda farei outros testes neste sentido. Mas, preliminarmente, tal procedimento parece ter dado um resultado superior. Vale a pena experimentá-lo.

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Outros posts sobre Astrofotografia, mas sem telescópio (só com câmera digital).

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Nobel de Física 2017: detecção das ondas gravitacionais
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Os três laureados com o Nobel de Física 2017 (crédito: LIGO/Caltech/MIT)

 

Para o Nobel de Física 2017, apostei¹ todas as minhas fichas no LIGO – Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory e na incrível detecção das ondas gravitacionais que, em 2015, ocorreu pela primeira vez na história. Veja meu tweet de ontem, segunda-feira, 02 de outubro, 23h37min:

Não deu outra: o Nobel de Física 2017 vai para Rainer Weiss, Barry C. Barish e Kip S. Thorne ''pelas contribuições decisivas no projeto do detector LIGO e a observação de ondas gravitacionais''.

Weiss, alemão, ficou com metade do prêmio de pouco mais de R$ 3 milhões. Os americanos Barish e Thorne dividem a outra metade.
Os três cientistas estão envolvidos de forma decisiva na histórica detecção das ondas gravitacionais previstas pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein (1915/16) mas só confirmadas experimentalmente cem anos depois.

Soube da premiação por volta das 7h da manhã pelo rádio quando eu subia a serra para lecionar em Poços de Caldas, MG. Como físico e apaixonado pela Ciência, comemorei sozinho no carro! Só agora, no final da tarde, de volta em casa, depois de lecionar o dia todo (e antes das minhas aulas da noite²), estou tendo tempo para postar.

O que são ondas gravitacionais?

A Teoria da Relatividade Geral de Einstein considera que o tempo e o espaço formam uma espécie de tecido de quatro dimensões (três espaciais e uma temporal), o espaço-tempo.

Assim como num lençol esticado (de duas dimensões), sobre o qual apoiamos uma ''massiva'' melancia, a presença de massa deforma o tecido do espaço-tempo (de quatro dimensões). Para Einstein, a gravidade não era exatamente uma força mas a deformação no tecido do espaço-tempo.

Perturbações no corpo massivo, segundo a teoria, poderiam se propagar pelo tecido do espaço-tempo assim como, por analogia, pancadas na melancia apoiada num lençol acabam gerando ondas que se espalham pelo pano.

As chamadas ondas gravitacionais também têm a capacidade de deformar o tecido do espaço-tempo, num efeito similar à gravidade. O adjetivo gravitacional dados as tais ondas é, portanto, bastante pertinente já que elas (ondas) deformam o espaço-tempo.

Ondas no lençol, análogas às ondas gravitacionais no tecido do espaço-tempo

 

Na prática, eventos violentos, envolvendo muita energia, como a colisão/fusão de buracos negros, podem perturbar o espaço-tempo, gerando ondas gravitacionais que viajam à velocidade da luz, espalhando-se em todas as direções do Universo. Foi exatamente isso que os cientistas mediram no LIGO no final de 2015.

Um objeto atingido por uma onda gravitacional sofre deformações do tipo estica/encolhe. Mas são deformações minúsculas, menores do que partículas subatômicas. Uma forma de sabermos que uma onda gravitacional passou por um objeto é tentarmos medir tais deformações. Mas que régua podemos usar para uma medida tão delicada de comprimento? A resposta, logo abaixo, está na técnica conhecida como interferometria, exatamente o que usaram os cientistas laureados com o Nobel 2017.

Um interferômetro como régua 

No equipamento conhecido como interferômetro, um feixe laser único inicial é dividido em dois. Cada um dos dois feixes viaja por diferentes caminhos perpendiculares entre si e, depois de refletidos por espelhos, voltam a se encontrar, sobrepondo-se, dando origem ao que conhecemos em Física como interferência.

Como os dois feixes têm origem numa só fonte, estão em concordância de fase. Mas é possível ajustar os comprimentos dos dois caminhos diferentes seguidos pelos dois feixes para que, quando se encontrarem, ocorra interferência destrutiva. Assim, crista de um se sobrepõe a vale do outro e vice-versa. E o que vemos, como produto final, é um sinal plano na tela do computador, ratificando que as oscilações dois feixes se anularam mutuamente. Essa ausência de sinal é um padrão importante. Enquanto ela existir significa que cada um dos dois caminhos permaneceu exatamente do mesmo tamanho, como o mesmo comprimento, garantindo a condição de interferência destrutiva e sinal zero.

No entanto, se o efeito estica/encolhe provocado pela passagem de ondas gravitacionais na Terra alterar ainda que sutilmente qualquer um dos dois caminhos percorridos pelos dois feixes laser, ao se reencontrarem, não mais ocorrerá interferência destrutiva e um sinal não nulo vai ''brotar'' na tela do equipamento, denunciando a passagem das ondas gravitacionais.

O esquema abaixo mostra, de forma simplificada, como funciona um interferômetro, a ideia básica por trás do LIGO.

O princípio básico da interferometria

 

Cada um dos dois detectores gêmeos do LIGO, localizados nos EUA, tem interferômetros gigantes com braços de cerca de 4 km de comprimento. Com este arranjo, desenhado para ser muito sensível, foi possível detectar a passagem pela Terra de ondas gravitacionais provenientes da colisão de dois buracos negros que se fundiram. O sinal plano deu lugar ao sinal mostrado na imagem abaixo e que revelou para os cientistas a presença do efeito estica/encolhe nos braços do interferômetro. Genial, não?

Sinal correspondente à primeira onda gravitacional detectada [Fonte: Nobel Prize]

Depois deste primeiro sinal, ratificando o pioneirismo da técnica bem-sucedida, o LIGO fez outras duas detecções de ondas gravitacionais. E em agosto deste ano, o LIGO e o VIRGO, outro experimento de interferometria, com base na Itália, mediram simultaneamente novo sinal de ondas gravitacionais. Ainda que menos sensível que os detectores americanos, o VIRGO nos ajuda a ratificar o sucesso da técnica da interferometria para detectar ondas gravitacionais. Fica assim evidente que muito em breve poderemos estudar o Universo a partir da detecção sistemática das ondas gravitacionais, verdadeiras assinaturas de eventos que despejaram altas doses de energia no tecido do espaço-tempo no passado mas só agora estão chegando até nós. Os detectores por interferometria serão como novos telescópios que, em vez de ondas eletromagnéticas, enxergarão as ondas gravitacionais.

_________________________

Está gostando do papo e das ideias científicas incríveis por trás deste Nobel de Física 2017? Em fevereiro de 2016, quando a primeira detecção de ondas gravitacionais feita pelo LIGO foi oficializada, escrevi um post caprichado sobre o tema (desculpe-me pela falta de modéstia!). Nele explico o que são ondas e em especial o que são as ondas gravitacionais. E também mostro, de forma mais detalhada, como funciona o detector do LIGO.

Para não me alongar neste texto de hoje, e uma vez que o outro post está em definitivo no blog como referência didática na introdução ao tema ondas gravitacionais, indico-o como leitura caso queira aprofundar o tema. Confira: Quer entender o que são ondas gravitacionais?.

Espero que goste!

Deixe os seus comentários!


1 – Em 2016 eu já apostava no Nobel para os cientistas do LIGO. Veja aqui.
2- Quase loucura: leciono nos três períodos às terças-feiras. E em duas cidades diferentes!

Para saber mais


Já publicado aqui no Física na Veia!

Confira os posts do blog sobre os trabalhos dos laureados com Nobel de Física desde 2006.

 2016  | 2015 | 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | 2006


Equinócio: vai começar a primavera 2017
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Nascer do Sol hoje, 22 de setembro de 2017, em São João da Boa Vista, SP, Brasil. Clique para abrir
versão maior.

 

A imagem acima, feita hoje, 22 de setembro de 2017, por volta das 6h10min, mostra o nascer do Sol. O Sol, na verdade, nasceu às 5h57min, um pouco antes. Mas as montanhas locais retardam em quase 10 minutos a aparição do Sol local aqui onde moro (São João da Boa Vista, interior de São Paulo, perto do Sul de Minas Gerais). Clique sobre esta (e outras imagens do post) para abrir versão maior.

Mas não se trata de mais um nascer do Sol como tantos outros ao longo do ano. Hoje é um dia especial: equinócio de primavera (no hemisfério sul terrestre) e equinócio de outono (no hemisfério norte).  Em outras palavras, para nós, no hemisfério sul da Terra, logo mais às 17h02min (horário de Brasília) estará começando oficialmente a estação da primavera enquanto que para os habitantes ao norte do equador começará o outono.

Como em todo Equinócio, o Sol nasceu exatamente no ponto cardeal leste. Se você pensou ''não é sempre assim, com o Sol nascente sempre no leste?'', digo logo que NÃO! Só nos equinócios, em dois dias muito particulares do ano, o Sol ascende no horizonte exatamente do ponto cardeal leste. Nos outros dias, dependendo da época do ano, o Sol nasce deslocado para a esquerda (a rigor para o norte) ou para a direita (a rigor para o sul) em relação ao ponto cardeal leste.

Para que você tenha uma ideia comparativa, veja abaixo outra foto que fiz da mesma paisagem, no mesmo ângulo, no dia 21 de junho, solstício de inverno (no hemisfério sul terrestre) e solstício de verão (no hemisfério norte), data oficial do início da estação do inverno ao sul do equador em 2017.

Nascer do Sol hoje, 21 de junho de 2017, em São João da Boa Vista, SP, Brasil. Clique para abrir
versão maior.

 

Notou a diferença? O Sol, neste dia, no início do nosso inverno, nasceu bem deslocado para a esquerda (a rigor para o norte). E a diferença não é pequena!

O mais incrível é que vivemos neste cenário de Sol nascente em pontos diferentes ao longo do ano. Todos os dias levantamos e vemos o Sol, exceto quando o céu está nublado. Mesmo assim, poucas pessoas percebem tal diferença de posição que, na prática, nem de longe é desprezível. Você mesmo, me conte, já tinha reparado nisso?

Para ficar mais evidente, veja abaixo uma montagem com as duas imagens acima.

Comparativo das posições reais do nascer do Sol em 21/06/2017 (solstício) e 22/09/2017 (equinócio)

 

Ainda não tenho uma imagem do solstício de verão (no hemisfério sul) que acontecerá em dezembro. Mas já está na minha agenda!  Vou fotografar o nascer do Sol neste dia, do mesmo ângulo, e postar a imagem aqui no blog para fazermos um comparativo ainda mais completo. Nesta data o Sol vai nascer deslocado para a direita do ponto cardeal leste (a rigor para o sul), como mostra (e prevê) a imagem acima. O que espero encontrar com este terceiro registro do nascer do Sol no solstício de verão é algo como mostrado nas etapas 2, 3 e 4 da imagem abaixo que se trata de uma simulação em computador.

 

Esse ''bamboleio'' que o nascer do Sol faz em torno do leste ao longo do ano, intimamente ligado às estações do ano, deve-se ao fato de que a Terra orbita o Sol mantendo seu eixo de rotação com inclinação fixa de 23,5° em relação à uma direção normal ao plano da sua órbita ao redor do Sol. Já abordei o tema aqui em vários posts, em especial neste que aborda as estações do ano.  Caso queira se aprofundar mais no assunto, logo abaixo você encontra outros links para posts que tangenciaram essa ideia de alguma forma.

Importante: se você observar o Sol se pondo ao longo do ano verá que o fenômeno é análogo, porém ao redor do ponto cardeal oeste. Para quem quer observar o fenômeno mas tem preguiça de acordar cedo para ver o Sol nascendo, pode montar um esquema de observações à tarde, com o Sol se pondo.

Deixe seus comentários relatando se você já observou a mudança gradativa e periódica do ponto onde o Sol nasce ao longo do ano.


Já publicado no Física na Veia!

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