:: Introdução: Um Conceito Fundamental

Se contemplarmos o céu numa noite estrelada e sem Lua ou num dia sem nuvens, teremos a mesma impressão que os observadores das antigas civilizações humanas tiveram, de que estamos no interior de uma imensa abóbada semi-esférica, onde se encontram todas as estrelas e por onde se movem o Sol, a Lua e os planetas (FIG.1 acima).

Esta forte impressão levou à concepção do Modelo Geocêntrico do Universo, que persistiu durante milênios. Segundo este antigo modelo, a Terra estava imóvel no centro de uma gigantesca esfera vazia, em cuja superfície interna estavam incrustadas todas as estrelas. Esta esfera que girava ao redor da Terra, recebeu o nome de Esfera Celeste. Alguns imaginavam ainda as estrelas como furos na Esfera Celeste por onde fluía a luz celestial oriunda dos reinos divinos.

Atualmente, vivemos a era dos computadores e satélites, e estes conceitos podem parecer um pouco absurdos para o leitor. Sabemos que a Terra não está fixa, nem ocupa o centro do Universo. Sabemos também que os planetas e o Sol não giram ao redor da Terra. As estrelas não estão presas numa superfície esférica e as suas distâncias, que eram consideradas como sendo todas iguais ao raio da Esfera Celeste, são na verdade variáveis. Algumas estrelas estão mais próximas de nós e outras muito distantes.

No entanto, o conceito de Esfera Celeste continua a ser muito útil em Astronomia. De fato, é largamente utilizado hoje em dia pelos astrônomos, pois além de ser uma boa maneira de representar o Universo visto a partir da Terra, ajuda a determinar as posições e os movimentos aparentes dos astros. A Esfera Celeste deixou, portanto, de ser considerada como uma entidade física, como nos modelos cosmológicos antigos, e hoje em dia é tratada como um modelo geométrico, uma abstração matemática.

:: Conceito Moderno e Movimento Diurno da Esfera Celeste

Vamos definir a Esfera Celeste em seu conceito moderno, como uma esfera de raio unitário, em cujo centro se encontra o observador e na qual representamos os movimentos e as posições dos astros.

Neste modelo geométrico, raio unitário significa um raio de tamanho arbitrário, ou seja de dimensões muito maiores que o raio terrestre. Os astros que observamos, sejam eles os planetas, a Lua ou as estrelas estão situados a distâncias tão grandes que, para os observadores situados na Terra, tudo se passa como se todos eles estivessem igualmente afastados de nós, presos na Esfera Celeste a uma mesma distância. Nas observações práticas de reconhecimento do céu, as medidas que nos interessam são as distâncias angulares. Sabemos que o tamanho dos lados que formam um ângulo não influencia no seu valor, portanto a medida exata do raio da Esfera Celeste não deve nos preocupar neste momento.

Vamos considerar ainda que as estrelas ocupam posições fixas em relação umas às outras. Se observarmos o céu ano após ano vamos perceber que os grupos de estrelas que formam as constelações mantém os seus aspectos ou figuras com o decorrer do tempo. Neste modelo, o Sol, a Lua e os planetas também estão localizados sobre a superfície da Esfera Celeste mas se movem continuamente sobre o fundo das estrelas fixas. Estes movimentos são chamados de movimentos aparentes.

Além disso, como efeito do movimento de rotação do planeta Terra sobre o seu eixo, com a duração de um dia, toda a Esfera Celeste parece girar ao nosso redor, completando uma volta completa em aproximadamente 24 horas. Este movimento aparente de rotação da Esfera Celeste ao nosso redor recebe o nome de movimento diário da Esfera Celeste (também chamado de movimento diurno). Como a Terra gira no espaço no sentido de Oeste para Leste, do nosso ponto de vista vemos toda a Esfera Celeste girar no sentido contrário, ou seja de Leste para Oeste.

:: O Ponto de Vista do Observador

Definido o nosso modelo para a Esfera Celeste, vejamos então como aplicar estes conceitos numa situação real. Na prática, sempre vemos apenas metade da Esfera Celeste, ou seja, apenas um hemisfério, em cujo centro se encontra o Observador. A FIG.2 abaixo ilustra esta situação através de um diagrama esquemático.

FIG.2: Diagrama mostrando o hemisfério visível ao observador.

Vamos definir inicialmente a vertical do observador, ou vertical do lugar. É a linha reta que passa pelo observador verticalmente, interceptando a Esfera Celeste em seu ponto mais alto. Esta é uma direção fundamental em Astronomia, definida mais precisamente pela direção do campo de gravidade do local. A direção definida desta forma deve teóricamente passar pelo centro da Terra. Um método simples para se visualizar a direção da vertical do lugar é a utilização de um fio de prumo, comumente usado em construções para se elevar verticalmente as paredes de uma casa. Ao suspender-se um fio de prumo, que nada mais é do que uma linha com um peso em sua extremidade ( ou um tipo de pêndulo ) define-se a vertical naquele lugar.

A vertical do lugar intercepta a superfície da Esfera Celeste em dois pontos. Um deles, situado diretamente acima do observador é chamado de Zênite. Este é o ponto mais alto do céu em um determinado local, e fica bem acima da cabeça do observador. O outro ponto está situado diametralmente oposto ao Zênite, abaixo do observador e é chamado de Nadir.

O próximo conceito astronômico a ser considerado, certamente já é bastante familiar a todos os leitores. Trata-se do Horizonte. Imagine-se num pequeno barco ou ilha no meio do oceano, com o mar bastante calmo. Ao longe pode-se ver a linha onde o céu e o mar se encontram, em todas as direções. Esta é uma boa representação da chamada linha do horizonte. Mas na prática, difícilmente podemos ver o horizonte ideal, sempre haverá obstáculos, montanhas, árvores, edifícios, etc. obstruindo a nossa visão.

Por isso, precisamos definir mais precisamente este conceito. Um método é definir teóricamente um plano geométrico que seja perpendicular à vertical do lugar. Podemos também determinar físicamente este plano. Se colocarmos um líquido, como por exemplo, o mercúrio metálico em uma cuba ou prato, vamos notar que este líquido se acomoda no recipiente formando uma superfície plana. O plano determinado por esta superfície líquida em repouso representa um plano fundamental da Astronomia, que chamamos de plano do horizonte astronômico do lugar. A intersecção deste plano com a Esfera Celeste determina o circulo máximo conhecido como linha do horizonte, ou horizonte astronômico.

O plano do horizonte astronômico divide a Esfera Celeste em dois hemisférios. Um deles, visível ao observador é chamado de céu ou firmamento. Como contém o zênite, este hemisfério é denominado hemisfério zenital. O outro hemisfério celeste, é invisível ao observador e por conter o nadir, pode ser chamado de hemisfério nadiral ( ou como preferiam alguns autores antigos, anti-firmamento ).

FIG.3 : Diagrama mostrando a Esfera Celeste e os Pontos Cardeais.

Os leitores que pretendem realizar observações de campo precisam ficar atentos também à localização dos chamados pontos cardeais, que são norte, leste, sul e oeste no sentido horário (dos ponteiros do relógio). Ao contrário do que muitos pensam, estes pontos estão localizados na Esfera Celeste, sobre a linha do horizonte astronômico, e não na superfície terrestre (veja a FIG.3 acima). Outra confusão muito comum diz respeito ao uso de uma bússola para localizar o norte. É preciso ter em mente que uma bússola indica sempre o norte magnético do local e não o norte astronômico. Existe sempre uma boa diferença em graus entre esses dois pontos, que varia de acordo com a localização geográfica.

Como a esfera celeste parece girar no sentido de leste para oeste, vemos todos os astros nascerem no horizonte leste, ou nascente, e se porem no horizonte oeste, ou poente. A localização dos pontos cardeais é muito importante para os observadores que tentam encontrar as figuras das constelações munidos de uma carta celeste.

Note que o hemisfério visível da esfera celeste, incluindo tanto o horizonte, como a vertical do lugar, o zênite e o nadir dependem da posição geográfica do observador. Portanto, caso o observador se desloque na superfície terrestre, por exemplo viaje de uma cidade para outra, mesmo que sejam localidades próximas, todos estes elementos vão se alterar de acordo.

Nos próximos capítulos vamos discutir em detalhes os sistemas de coordenadas astronômicas e as suas aplicações práticas na localização dos astros.

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