Para determinar a posição de um astro no céu, precisamos definir um sistema de coordenadas. Nesse sistema, vamos utilizar apenas coordenadas angulares, sem nos preocuparmos com as distâncias dos astros. A posição do astro será determinada através de dois ângulos de posição, um medido sobre um plano fundamental, e o outro medido perpendicularmente a ele. Antes de entrarmos nos sistemas de coordenadas astronômicas, convém recordarmos o sistema de coordenadas geográficas, usadas para medir posição sobre a superfície da Terra. Nesse sistema as coordenadas são latitude e a longitude.

• longitude geográfica (ß): é o ângulo medido ao longo do equador da Terra, tendo origem em um meridiano de referência (o meridiano de Greenwich), e extremidade no meridiano do lugar. Na Conferência Internacional Meridiana, realizada em Washington em outubro de 1884, foi definida como variando de 0º a +180° (Oeste de Greenwich) e de 0º a -180° (Leste). Na convenção usada em astronomia, varia entre -12h (Oeste) e +12h (Leste).
  
• -12h < = ß < = +12h
• latitude geográfica (Ø): ângulo medido ao longo do meridiano do lugar, com origem no equador e extremidade no lugar. Varia entre -90º e +90º . O sinal negativo indica latitudes do hemisfério sul e o sinal positivo hemisfério norte.
  
• -90º <= Ø <= +90º
• Definição astronômica de latitude: A latitude de um lugar é igual à altura do pólo elevado (h_P).

  

Coordenadas Astronômicas

Foto tirada pela espaçonave Clementina, mostrando a Lua, a coroa do Sol nascendo atrás da Lua, e os planetas Saturno, Marte e Mercúrio. O plano da eclíptica é o plano imaginário contendo a órbita da Terra em volta do Sol. Durante o ano, a posição aparente do Sol está neste plano, assim como todos os planetas estão próximos deste plano, pois foram formados no disco proto-planetário.

O Sistema Horizontal

Esse sistema utiliza como plano fundamental o Horizonte celeste. As coordenadas horizontais são azimute e altura.

• Azimute (A): é o ângulo medido sobre o horizonte, no sentido horário (NLSO), com origem no Norte e extremidade no círculo vertical do astro. O azimute varia entre 0º e 360º.
  
• 0º <= A < = 360º
• Altura (h): é o ângulo medido sobre o círculo vertical do astro, com origem no horizonte e extremidade no astro. A altura varia entre -90° e +90°. O complemento da altura se chama distância zenital (z). Assim, a distância zenital é o ângulo medido sobre o círculo vertical do astro, com origem no zênite e extremidade no astro. A distância zenital varia entre 0° e 180°:

  ( h + z = 90° )
  -90º <= h <= +90º 0º <= z <= 180º

O sistema horizontal é um sistema local, no sentido de que é fixo na Terra. As coordenadas azimute e altura ( ou azimute e distância zenital) dependem do lugar e do instante da observação, e não são características do astro.

O Sistema Equatorial Celeste

Esse sistema utiliza como plano fundamental o Equador celeste. Suas coordenadas são a ascensão reta e a declinação.

• ascensão reta ( a ou AR): ângulo medido sobre o equador, com origem no meridiano que passa pelo ponto Áries, e extremidade no meridiano do astro. A ascensão reta varia entre 0h e 24h (ou entre 0º e 360º) aumentando para leste.
  

  0h <= a <= +24h
  

  O Ponto Áries, também chamado Ponto Gama (y), ou Ponto Vernal, é um ponto do equador, ocupado pelo Sol no equinócio de primavera do hemisfério norte (mais ou menos em 22 de março de cada ano).

• declinação(d): ângulo medido sobre o meridiano do astro, com origem no equador e extremidade no astro. A declinação varia entre -90º e +90º. O complemento da declinação se chama distância polar ( p ). ( d + p = 90º )
  
  
  -90º <= d <= +90º
  0º <= p <= 180º

• 
  

O sistema equatorial celeste é fixo na esfera celeste, e portanto suas coordenadas não dependem do lugar e instante de observação. A ascensão reta e a declinação de um astro permanecem praticamente constantes por longos períodos de tempo.

Sistema Equatorial Horário

Nesse sistema o plano fundamental continua sendo o Equador, mas a coordenada medida ao longo do equador não é mais a ascensão reta, e sim uma coordenada não constante chamada ângulo horário. A outra coordenada continua sendo a declinação.

• ângulo horário (H): ângulo medido sobre o equador, com origem no meridiano local e extremidade no meridiano do astro. Varia entre -12h e +12h. O sinal negativo indica que o astro está a leste do meridiano, e o sinal positivo indica que ele está a oeste do meridiano.
  

-12h <= H <= +12h

Tempo Sideral

O sistema equatorial celeste e o sistema equatorial local, juntos, definem o conceito de tempo sideral. O tempo sideral, assim como o tempo solar, é uma medida do tempo, e aumenta ao longo do dia.

• Hora sideral (HS): ângulo horário do ponto Áries. Pode ser medida a partir de qualquer estrela, pela relação:

  HS = H* + a*
  
  
  

• Dia Sideral: é o intervalo de tempo decorrido entre duas passagens sucessivas do ponto g pelo meridiano do lugar.

  
  
  

• Dia Solar: é o intervalo de tempo decorrido entre duas passagens sucessivas do Sol pelo meridiano do lugar. É 3m56s mais longo do que o dia sideral. Essa diferença é devida ao movimento de translação da Terra em torno do Sol, de aproximadamente 1 grau (4 minutos) por dia (360°/ano). Como a órbita da Terra em torno do Sol é elíptica, a velocidade de translação da Terra em torno do Sol não é constante, causando uma variação diária de 1° 6' (4m27s) em dezembro, e 53' (3m35s) em junho.

Movimento Diurno dos Astros

O movimento diurno dos astros, de leste para oeste, é um reflexo do movimento de rotação da Terra, de oeste para leste. Ao longo do dia, todos os astros descrevem no céu arcos paralelos ao Equador. A orientação desses arcos em relação ao horizonte depende da latitude do lugar.

• 1. Nos pólos ( Ø = +/- 90 ): Todas as estrelas do mesmo hemisfério do observador permanecem 24 h acima do horizonte (não têm nascer nem ocaso), e descrevem no céu círculos paralelos ao horizonte. As estrelas do hemisfério oposto nunca podem ser vistas.
• 2. No equador ( Ø = 0) : Todas as estrelas nascem e se põem, permanecendo 12h acima do horizonte e 12h abaixo dele. A trajetória das estrelas são arcos perpendiculares ao horizonte. Todas as estrelas do céu (dos dois hemisférios) podem ser vistas ao longo do ano.
• 3. Em um lugar de latitude intermediária: Algumas estrelas têm nascer e ocaso, outras permanecem 24h acima do horizonte, outras permanecem 24h abaixo do horizonte. As estrelas visíveis descrevem no céu arcos com uma certa inclinação em relação ao horizonte, a qual depende da latitude do lugar.

Passagem Meridiana de um Astro

Chama-se passagem meridiana ao instante em que o astro cruza o meridiano local. Durante o seu movimento diurno, o astro realiza duas passagens meridianas, ou duas culminações: a culminação superior, ou passagem meridiana superior, ou ainda máxima altura (porque nesse instante a altura do astro atinge o maior valor), e a passagem meridiana inferior, ou culminação inferior. No instante da passagem meridiana superior, cumpre-se a seguinte relação entre z, d, e Ø:

z = +/- ( d - Ø )

onde o sinal mais vale se a culminação é feita ao norte do zênite e o sinal menos se a culminação é feita ao sul do zênite.

Estrelas Circumpolares

Estrelas circumpolares são aquelas que não têm nascer nem ocaso, descrevendo seu círculo diurno completo acima do horizonte. Portanto, as estrelas circumpolares fazem as duas passagens meridianas acima do horizonte. Para uma certa estrela com declinação d ser circumpolar em um lugar de latitude Ø deve se cumprir a relação:

d => 90 - Ø ( d e Ø em módulo )

com d e Ø de mesmo sinal.

Para se derivar as relações entre os sistemas de coordenadas, é necessário utilizar-se a trigonometria esférica.

Pesquisa Espacial

Após 14 anos servindo à ciência astronômica, e um custo total de $1.5 bilhões de dólares, a espaçonave Galileu realizou sua última missão no dia 21 de setembro deste ano. Ao passar pela sombra de Júpiter, a sonda espacial Galileu desintegrou-se na densa atmosfera daquela planeta. Foi a sua última missão.








Às 11:57 da manhã, hora marcada na região de fuso horário do Pacífico chamada Pacific Daylight Time, a sonda espacial Galileu obedeceu às manobras dos técnicos da National Aeronautics and Space Administration (NASA) e mergulhou deliberadamente na atmosfera de Júpiter. Devido à enorme distância entre Júpiter e a Terra e ao fato de que os sinais eletromagnéticos possuem uma velocidade finita, a velocidade da luz de 300000 quilômetros por segundo, a poderosa antena do Deep Space Network situada em Goldstone, na Califórnia, Estados Unidos, recebeu o último sinal da Galileu às 12:43:14 horas, ainda no Pacific Daylight Time.















Nas salas do Jet Propulsion Laboratory (JPL), em Pasadena, Califórnia, Estados Unidos, centenas de antigos participantes do projeto Galileu se emocionaram durante este último evento.


A sonda espacial Galileu

A sonda espacial Galileu foi lançada do compartimento de carga do Space Shuttle Atlantis em 1989, durante a missão STS-34.















A imagem abaixo mostra o momento em que a sonda espacial Galileu saia do compartimento de carga do Space Shuttle Atlantis.



Em seguida a sonda espacial Galileu iniciou sua longa jornada na direção do maior planeta do Sistema Solar, Júpiter.



O Jet Propulsion Laboratory, uma divisão do California Institute of Technology, situado em Pasadena, California, Estados Unidos, projetou e construiu o módulo orbital da sonda espacial Galileu. Durante toda a sua permanência no espaço, a sonda espacial Galileu foi gerenciada pelo JPL para o Office of Space Science da NASA, situado em Washington, D.C., Estados Unidos.

A primeira parte da missão terminou há seis anos, após a sonda Galileu ter ficado dois anos em órbita em torno de Júpiter. Para aproveitar a excepcional capacidade da sonda Galileu em obter dados científicos a NASA estendeu esta missão três vezes consecutivas. Isto só foi possível por que a sonda Galileu levava a bordo geradores termoelétricos de longa duração, alimentados por radioisótopos, que haviam sido fornecidos pelo Department of Energy dos Estados Unidos. Foram estes geradores que mantiveram os equipamentos da sonda funcionando durante estes longos 14 anos!

Tendo viajado no espaço por aproximadamente 4,6 bilhões de quilômetros a sonda Galileu recebeu uma dosagem cumulativa da perigosa radiação proveniente de Júpiter 4 vezes maior do que estava preparada para receber. E sobreviveu perfeitamente a esta dosagem letal!


Por que destruiram a sonda Galileu?














Todas as sondas espaciais levam no seu interior uma quantidade razoável de combustível. Este material é usado quando seus pequenos motores são ligados e desligados na realização de manobras de aproximação, giro ou afastamento da sonda em relação aos objetos estudados. Em algum momento este combustível se esgota e não há como reabastecer a sonda espacial. Sem combustível a sonda espacial não consegue realizar as manobras necessárias para apontar suas antenas para a Terra ou ajustar a sua trajetória. Nestas condições é impossível que os técnicos da NASA aqui na Terra possam controlar a espaçonave.

Foi isso que aconteceu com a sonda Galileu. Seu combustível já estava praticamente esgotado. A decisão de destruir a sonda fazendo-a colidir com o planeta Júpiter foi tomada tendo em vista o risco de que ela pudesse colidir com o satélite natural de Júpiter chamado Europa. Foi a sonda espacial Galileu que descobriu a existência de um oceano abaixo da superfície deste satélite de Júpiter. Como os cientistas acreditam que Europa é um dos possíveis locais onde futuramente pode ser encontrada vida é preciso garantir que nada interfira com este satélite antes que alguma sonda espacial seja enviada até ele. Neste momento uma sonda está sendo especialmente preparada para procurar formas de vida em Europa.


A incrível contribuição da sonda Galileu para o conhecimento astronômico

De todas as sondas espaciais lançadas até hoje, seguramente a sonda Galileu foi a que deu a maior contribuição ao conhecimento do nosso Sistema Solar. Abaixo listamos alguns dos seus principais feitos durante os seus 14 anos de pesquisas:

* antes mesmo de se aproximar suficientemente para obter sua primeira visão de Júpiter a sonda Galileu, ao cruzar o cinturão de asteróides em outubro de 1991, obteve imagens do asteróide Gaspra. Estas foram as primeiras imagens detalhadas de um asteróide obtidas até então.

* menos de um ano depois de observar Gaspra, a sonda Galileu observou detalhadamente o asteróide Ida e descobriu que ele possuia um pequeno satélite, Dactyl. Estava assim descoberto o primeiro satélite de um asteróide. A imagem abaixo foi obtida pela sonda Galileu no dia 28 de agosto de 1993, apenas 14 minutos antes da sua maior aproximação com o asteróide 243 Ida. A sonda Galileu estava a cerca de 10500 quilômetros do asteróide e descobriu o seu satélite, Dactyl, que na imagem é o pequeno ponto à direira de Ida.





* em 1994, a sonda espacial Galileu fez a única observação direta do impacto do cometa Shoemaker-Levy 9 (imagem abaixo) com o planeta Júpiter.















* o módulo de descida transportado pela sonda Galileu, ao ser lançado na direção do planeta Júpiter, fez os primeiros estudos locais das nuvens e ventos da atmosfera deste planeta.










* este mesmo módulo de descida realizou medições da composição da atmosfera de Júpiter. Isto permitiu que os astrônomos conhecessem o grau de evolução de Júpiter em comparação com o Sol e compreendessem melhor como Júpiter evoluiu.

* a sonda Galileu fez as primeiras observações de nuvens de amônia na atmosfera de um planeta.















A imagem da Grande Mancha Vermelha de Júpiter mostrada abaixo foi obtida pela sonda Galileu no dia 26 de junho de 1996. Pela primeira vez os astrônomos puderam verificar a existência de uma nuvem de gelo de amônia em Júpiter. Esta nuvem de gelo de amônia é a mancha azul claro que você vê na parte noroeste (esquerda em cima) da Grande Mancha Vermelha. Esta impressionante mancha vermelha na superfície de Júpiter existe há mais de 300 anos e é a maior e mais velha tempestade do Sistema Solar. Ela tem mais de 20000 quilômetros de largura, o que corresponde a aproximadamente duas vezes o diâmetro da Terra!















* a sonda Galileu observou imensas e numerosas tempestades em Júpiter, algumas delas muitas vezes maiores do que aquelas que ocorrem na Terra.

* a sonda Galileu mostrou a ocorrência de relâmpagos em Júpiter, 1000 vezes mais poderosos do que os que ocorrem na Terra.



As duas imagens seguintes, obtidas pela sonda Galileu no dia 5 e 6 de outubro de 1997, a uma distância de 6,6 milhões de quilômetros, mostram relâmpagos na atmosfera de Júpiter. As imagens foram obtidas com um intervalo de 75 minutos.
















* a sonda Galileu foi a primeira espaçonave a permanecer na gigantesca magnetosfera de um planeta tempo suficiente para identificar a estrutura global desta magnetosfera e para investigar a dinâmica do campo magnético de Júpiter.

* a sonda Galileu mostrou que o sistema de anéis planetários de Júpiter é formado por poeira ejetada à medida que meteoróides interplanetários golpeiam os quatro pequenos satélites internos de Júpiter.

* os dados obtidos pela sonda Galileu mostraram que o anel mais externo de Júpiter é constituido, na verdade, por dois anéis, um imerso no outro.

O mosaico de imagens deste anel, mostrado abaixo, foi obtido pela sonda Galileu no dia 5 de outubro de 1996.
















* a sonda Galileu investigou extensamente a diversidade geológica dos quatro maiores satélites de Júpiter: Ganímedes, Calisto, Europa e Io.

Esta imagem obtida pela sonda Galileu mostra uma área do satélite Ganímedes, chamada Galileo Regio, onde vemos antigas crateras de impacto. Esta imagem foi obtida no dia 27 de junho de 1996, quando a sonda Galileu estava a 7563 quilômetros do satélite Ganímedes.













Esta é a região da superfície do satélite Calisto conhecida como Valhalla. Ela foi fotografada pela sonda Galileu no dia 4 de novembro de 1996.















Esta imagem mostra uma pequena região da superfície do satélite Europa.



* a sonda Galileu encontrou que a grande atividade vulcânica em Io é 100 vezes maior do que aquela encontrada na Terra.














Esta imagem de Io, obtida pela sonda Galileu quando este satélite estava eclipsado pela enorme sombra do planeta Júpiter, nos mostra pontos brilhantes que são aberturas vulcânicas que estão expelindo lava quente.















Esta imagem, obtida pela sonda Galileu no dia 26 de novembro de 1999, mostra uma área de Io chamada Tvashtar onde a região de vulcanismo ativo possui aproximadamente 25 quilômetros de comprimento e 1 quilômetro de altura. A energia radiante emitida pela lava é tão intensa que supera a capacidade de detecção do equipamento a bordo da sonda Galileu e consegue ser registrada apenas como uma mancha branca.



* a sonda Galileu também revelou que o satélite Europa (abaixo) pode estar escondendo um oceano salgado com até 100 quilômetros de profundidade abaixo de sua superfície congelada. Este oceano conteria cerca de duas vezes mais água do que todos os oceanos da Terra.




* os dados obtidos pela Galileu mostram que Ganimedes e Calisto podem ter uma camada de água salgada líquida.















* a maior de todas as descobertas feitas pela sonda Galileu no que se refere ao satélite Ganimedes foi a presença de um campo magnético. Este é o único satélite, de qualquer planeta, que sabemos possuir campo magnético.



Fazendo ciência até o último momento

Durante um voo de aproximação ao satélite natural Amaltea (imagem ao lado), feito em novembro de 2003, o scanner estelar da sonda espacial Galileu detectou a presença de flashs luminosos, o que indicava a existência de resíduos rochosos circundando Júpiter na vizinhança deste pequeno satélite.

Durante a passagem final da sonda Galileu em volta de Júpiter, ela sobrevoou Amaltea a uma altitude de 160 quilômetros. A sonda Galileu aproveitou para realizar novas medições nesta região com o objetivo de confirmar ou não, após análises que serão feitas pelos cientistas na Terra, a existência de um anel na órbita de Amaltea.

Sessenta e quatro minutos após sobrevoar a superfície craterizada de Amaltea a sonda Galileu passou a 71400 quilômetros do topo das nuvens de Júpiter. Isto marcou o início da órbita final da sonda Galileu.



Até seus últimos instantes a sonda espacial Galileu forneceu dados astronômicos de alta qualidade para os cientistas planetários. Este foi um dos projetos da NASA que apresentou um magnífico retorno científico. Graça a ele passamos a conhecer um pouco melhor o "mini-sistema solar" que é nosso vizinho, o planeta Júpiter e seus 61 satélites.

A nova sonda chamada New Horizons, passou velozmente ao lado do quinto planeta do nosso sistema, indo para seu destino final - Plutão. A sonda enviou novas imagens das quatro maiores luas de Júpiter, dentre elas, Io. Io é o astro com maior atividade geológica do Sistema Solar e a sonda capturou uma imagem de uma enorme erupção (foto). A sonda foi lançada em Janeiro do ano passado, ao custo de US$ 700 milhões.