Como sabemos a posição das estrelas e dos demais objetos celestes?

Por Anisio Lasievicz

Em nosso cotidiano, deparamo-nos frequentemente com situações em que precisamos localizar um endereço ou uma pessoa e, para isso, temos à disposição uma gama de recursos e instrumentos como mapas, guias, cartas, bússolas e o famoso GPS. Todos representam a posição de objetos ou indicam direções a partir de pontos de referência. 

Mas, além de nos localizarmos em terra, o ser humano necessitou estabelecer a posição das estrelas, planetas e demais objetos celestes, por razões que vão desde a previsão dos ciclos da natureza, confecção de calendários para rituais, pesca, caça, plantio e colheita e, também, para desenvolver modelos e explicações sobre a dinâmica do universo.

A Esfera Celeste

Figura 1: Modelo Geocêntrico.

O modelo de universo que vigorou até meados do século XVI foi o geocentrismo (figura 1). Este sistema foi proposto inicialmente pelo filósofo grego Aristóteles (384 – 322 a.C), que admitia a Terra como centro do universo e que o restante dos corpos celestes estariam distribuídos em 59 esferas concêntricas (mesmo centro) ou camadas. Posteriormente, o astrônomo egípcio Claudius Ptolomeu (100 – 170) aperfeiçoou este modelo e o publicou em uma de suas obras, chamada de O Almagesto, pelos árabes. 

Atualmente, sabemos que esta concepção de universo não é correta pois, ao considerarmos um referencial externo, a Terra é que se desloca em uma trajetória ao redor do Sol. No entanto, algumas ideias deste modelo tornam algumas práticas mais simples e menos trabalhosas. Uma dessas ideias é a chamada esfera celeste (figura 2).

Figura 2: Esfera celeste.

Através desta visão, o céu é encarado como uma grande esfera, centrada no centro do planeta Terra. Esta é a impressão que nós temos ao olhar para o céu noturno, pois, devido às grandes distâncias envolvidas, não temos uma visão em perspectiva do céu, o que não nos possibilita a percepção de que alguns objetos estão mais próximos e que outros estão mais afastados de nós.

ELEMENTOS DA ESFERA CELESTE

• Eixo de Rotação: Linha imaginária definida pelo movimento de rotação (ou revolução) da Terra. Também pode ser definida como a linha que une os pólos geográficos norte e sul, passando pelo centro do nosso planeta;
• Pólo Celeste Norte: Ponto de interseção da reta que contém o eixo de rotação, no sentido do norte geográfico ou, o prolongamento vertical do pólo norte geográfico até a esfera celeste. Atualmente é identificado como a Estrela Polar;
• Pólo Celeste Sul: Ponto de interseção da reta que contém o eixo de rotação, no sentido do sul geográfico, ou prolongamento vertical do pólo sul geográfico até a esfera celeste. Atualmente é identificado como a Estrela Sigma Octantis, não visível a olho nu;
• Equador Terrestre: Linha imaginária sobre a superfície da Terra, perpendicular ao eixo de rotação, que divide o planeta em dois hemisférios iguais: hemisfério boreal (ou norte) e hemisfério austral (ou sul);
• Equador Celeste: Linha imaginária formada pelo prolongamento (projeção) do equador terrestre sobre a esfera celeste. Divide o céu em duas porções: hemisfério celeste boreal (norte) e hemisfério celeste austral (sul).

Podemos definir na esfera celeste uma sub-região, denominada abóboda celeste. Ela é composta pela porção da esfera celeste, observável em uma determinada localidade e está representada na figura 3. Nesta região, também existem elementos importantes:

• Zênite: Ponto no qual a vertical do lugar intercepta a esfera celeste, acima do observador.
• Nadir: Ponto diametralmente oposto ao zênite.
• Horizonte: Plano Tangente a Terra e perpendicular à vertical do lugar onde se encontra o observador. O termo horizonte também pode ser associado à linha imaginária onde o céu aparenta “tocar” a terra ou o oceano.

Figura 3: Abóbada celeste.

PRINCIPAIS SISTEMAS DE COORDENADAS NA ESFERA CELESTE

Para determinar a posição de um astro existem vários sistemas de coordenadas. Neste texto, será abordado somente o sistema coordenadas celestes equatoriais e o sistema de coordenadas azimutal ou horizontal.

SISTEMA DE COORDENADAS CELESTES EQUATORIAIS

É definido de modo bastante semelhante às coordenadas geográficas de longitude e latitude. Este referencial também utiliza duas medidas: a declinação e a ascensão reta e é ilustrado na figura 4.

• Declinação: É contada a partir do equador celeste, variando de 0º a +90º (Norte) e de 0º a -90º (Sul). Para Efeito de exemplificação, pode ser comparada com a latitude.
• Ascensão Reta: É contada sobre o equador celeste, desde a origem até o meridiano celeste do Astro, no sentido de oeste para leste, variando de 0h a 24h. O ponto de origem da ascensão reta é o ponto vernal. Este ponto é a interseção da eclíptica com o equador celeste, marcando a passagem do Sol do hemisfério celeste sul para o norte (primeiro dia do outono, para os habitantes do hemisfério sul da Terra, aproximadamente no dia 22 de março). 

Figura 4: Sistema de coordenadas equatorial.

Observando a figura 4, concluímos que a medida representada pelo segmento de cor vermelha indica a ascensão reta, a partir do ponto vernal até o meridiano celeste do astro. A declinação está simbolizada no arco de cor preta, a partir do equador celeste até o objeto em questão.

EXEMPLOS

1) Coordenadas equatoriais da Estrela Alfa Crucis (Magalhães):

Declinação: - 63º 5’ 56” (63º 5’ 56” S);

Ascensão Reta (AR): 12h 26min 35s.

2) Coordenadas equatoriais da Estrela Alfa Orionis (Betelgeuse):

Declinação: 7º 24’ 25” (7º 24’ 25” N);

Ascensão Reta (AR): 5h 55min 10s.

SISTEMA DE COORDENADAS AZIMUTAL

Este sistema tem como referência o horizonte e também utiliza duas coordenadas: o azimute e a altura.

• Azimute (A): É o ângulo medido sobre o horizonte, no sentido horário (Norte - Leste - Sul - Oeste), com origem no ponto cardeal norte e final no círculo vertical do astro. Seu valor está entre 0º e 360º;
• Altura (h): É o ângulo medido sobre o meridiano celeste do astro. Ela varia de - 90º a 90º. 

Figura 5: Sistema de coordenadas azimutal.

EXEMPLOS:

1) Coordenadas Horizontais para a estrela Sírius, às 00:51min, do dia 26/02/2007.

Azimute (A): 271º 17’19”;

Altura (h): 44º 8’ 56’.

É importante salientar que as coordenadas do sistema horizontal variam de local para local, e em relação ao horário da observação. Isto se deve à variação da latitude e longitude e do movimento de rotação/translação da Terra.

REFERÊNCIAS

LIVROS

FILHO, Kepler de Souza O. SARAIVA, Maria de Fátima O. Astronomia e Astrofísica. UFRGS. Porto Alegre, 2003.

MILONE, André de Castro. Introdução à Astronomia e a Astrofísica. INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. São José dos Campos, 2003.

MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Livro de Ouro do Universo.  Rio de Janeiro. Ediouro, 2001.

SAGAN, Carl. Cosmos. Tradução: Angela do Nascimento Machado; revisão técnica de Airton Lugarinho de Lima. Francisco Alves Editora. Rio de Janeiro, 1992.

SITES

http://astro.if.ufrgs.br

http://www.aao.gov.au/

http://www.iau.org/

http://www.nasa.gov/

http://www.zenite.nu/