Heliômetro e as medidas do Sol.

Foto: Cúpula do Heliômetro, no antigo Pavilhão da Luneta Fotoequatorial de Heyde/ Crédito: Renata Bohrer/MAST

Neste mês, a coluna Observando o MAST apresenta um instrumento de pesquisa do Observatório Nacional (ON) construído nas primeiras décadas do século XXI e que estará excepcionalmente aberto para visitação pública nos dias 20 e 21 de maio, durante a 9ª edição do Turismo Cultural no Bairro Imperial de São Cristóvão.

Fotoequatorial no pavilhão/ ON

Muito embora o heliômetro não faça parte do acervo do Museu de Astronomia e Ciências Afins (MAST), a sua origem acaba por refletir diretamente no conjunto arquitetônico da instituição. Construído no início do século XX, o pavilhão da Luneta Equatorial Fotográfica, que estava sob a guarda do museu; em 2000, é cedido ao Observatório para a realização de estudos astrométricos.

Na imagem ao lado, é possível observar a fotoequatorial instalada na edificação histórica. Atualmente, o objeto encontra-se em uma das salas da exposição permanente do MAST: Visões da Luz.

Em 2009, em função do projeto do ON, o pavilhão  precisou passar por algumas reformas. Todas as intervenções na edificação foram autorizadas pelos órgãos de preservação do patrimônio.

Um dos campos de pesquisa do Observatório, a astrometria é um segmento da astronomia fundamental que remonta à Grécia antiga. No século II a.C,  o astrônomo Hiparco de Nicéia teve grande importância no desenvolvimento desta ciência ao criar o que pode ser o primeiro catálogo de estrelas da humanidade. Com as observações astrométricas, os antigos aprenderam a decifrar o movimento aparente dos astros e descobriram como medir a passagem do tempo. Os relógios solares nascem dessa observação sistemática do céu.

Ao longo do tempo, outros equipamentos são formulados para a astronomia de posição. Os satélites da Agência Espacial Europeia (ESA), Hipparcos (1989) e Gaia (1993), nada mais são que artefatos astrométricos especializados na medição precisa da distância angular entre as estrelas. Além dos satélites artificiais, a astrometria contemporânea pode ser feita a partir de diversos aparelhos. Tais como: telescópios, lunetas, astrógrafos, interferômetros e  radiotelescópios.

Por definição do Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica, a astrometria “tem como objetivo a medida da posição dos astros e a determinação de seus movimentos, dentro de certas referências que ela define. As grandezas envolvidas nas medidas são ângulos, comprimentos e intervalos de tempo; astronomia métrica; astronomia de posição; astrografia.” –  (Mourão, 1987: 68)

Os primeiros estudos de astrometria no Observatório Nacional com o auxílio de um Astrolábio Danjon começaram na década de 70. De acordo com os dados históricos do ON, este instrumento era usado inicialmente em observações estelares para ampliar o catálogo da posição das estrelas no hemisfério sul.  Entretanto, em 1975, com o apoio do Observatório de Calern (França), o equipamento é adaptado para as atividades de observação do Sol.  A partir daí, a instituição inicia os seus estudos de astrometria solar. Algum tempo depois, em 1997, o astrolábio é reformulado para receber um prisma refletor de ângulo variável e uma câmera CCD (charge-coupled device). Com o equipamento modernizado, o Observatório ingressa no programa de acompanhamento do diâmetro do Sol em cooperação com o Observatoire de la Cote d’Azur – OCA, na França.

Através do astrolábio solar, os pesquisadores podem observar o tempo que a estrela leva para cruzar uma linha do céu.  A partir dessas observações, levando em consideração a velocidade que o Sol se movimenta no céu e a sua inclinação em relação às linhas,  é possível extrair dados que demonstrem as suas variações de medida ao longo do ano.

De acordo com o astrônomo e Coordenador de Educação em Ciências (COEDU) do MAST,  Eugênio Reis,  o astrolábio oferece uma observação limitada, focando apenas no diâmetro vertical aparente da estrela:   “O método das alturas iguais faz com que o diâmetro solar só possa ser medido ao longo do vertical do observador, o que estreita severamente a faixa de heliolatitudes observada.”  (Reis, E. 2009: 19)

Foto: Panorâmica do Campus ON/MAST. Em primeiro plano, o astrolábio de Danjon e no extremo (à direita), o Pavilhão do Heliômetro. Ao fundo, os pavilhões das lunetas equatoriais. / Crédito: Bruna Aguiar/MAST.

Muito embora houvesse uma necessidade de buscar outros  instrumentos ainda mais precisos e novas técnicas para o estudo de astrometria solar.  A equipe que desenvolveu o Heliômetro não pensava em desativar o astrolábio (pelo menos, não naquele momento) conforme confidenciou Eugênio Reis, em entrevista ao jornal InforMAST.

“A gente não conseguiu montar essa versão do heliômetro a tempo de ter muitas imagens do astrolábio para comparação. A ideia era comparar os dois fazendo as mesmas medidas,  no mesmo Sol, no mesmo dia, com as mesmas condições de tempo.” – diz o astrônomo.

O projeto idealizado pelo Grupo de Instrumentação e Referência em Astronomia Solar (Girasol) que era composto pelos astrônomos Victor D´Avila,   Alexandre Humberto Andrei,  Eugênio Reis (que, na ocasião,  desenvolvia uma tese de doutorado na instituição com base nas experiências de concepção do instrumento), entre outros. Além deles, houve a participação direta do grupo de astrônomos  NGC-51.  A seguir, veja a ilustração do Correio Braziliense (25/12/2009), publicada no blog Brazilian Space, com as especificações do Heliômetro.

“Com este instrumento podemos medir as variações do tamanho do Sol. É importante que se diga que  não estamos preocupados necessariamente com o tamanho da estrela, mas com as variações do seu tamanho a cada medida. O objetivo do heliômetro é capturar pequenas variações do formato do Sol ao longo do ano, do ciclo solar… ” – pontua Eugênio.

Foto/Créd.: Reprodução de Internet

O ciclo solar dura aproximadamente 11 anos.  Durante o ciclo, o Sol apresenta picos de atividades. Nos períodos considerados de maior atividade, máximo solar, as manchas solares ficam mais evidentes. Há também registros de erupções solares provocando ventos solares que, em contato com o campo magnético terrestre, causam as tempestades geomagnéticas e interferem nos meios de comunicação e estações elétricas.  Já os períodos de baixa atividade, mínimo solar, as manchas não podem ser vistas na superfície do Sol. É importante salientar que as observações astrométricas levam em consideração o ciclo solar.

Em sua tese de doutorado, Um ciclo de medidas do semidiâmetro solar com astrolábio, o astrônomo Sérgio Bocardin lembra que “uma mancha solar pode desviar a Fotoesfera (camada do Sol mais brilhante vista por nós) de algumas centenas de quilômetros, isto significa que ela pode alterar a borda do Sol em poucos milésimos de seu raio o que significa um arco em torno de um segundo de grau”.(Boscadin, 2011 p.80)

Ainda de acordo com o astrônomo:

“(…) mesmo que a probabilidade de haver uma mancha no bordo solar no momento de uma medida, na época de maior atividade solar deva ser considerada, ainda assim, a influência desta mancha não irá modificar fundamentalmente os valores das medidas.” (Boscadin, 2011 p.81)

Foto/Crédito: Acervo MAST.

Durante a 9ª edição do Turismo Cultural no Bairro Imperial de São Cristóvão, você terá a oportunidade de conhecer o Pavilhão do Heliômetro.  Ainda como parte da programação do evento,  outros instrumentos solares também estarão ao alcance dos seus olhos.  Que tal conhecer outro pavilhão de instrumento solar? No Pavilhão do Fotoeliógrafo, é possível ver o Sol em detalhes e com a máxima segurança. Filtros e telescópios modernos usados para a atividade de observação do Sol estarão à disposição do público.

Referência Bibliográfica:
Neto, Eugênio Reis. “O Desenvolvimento do Heliômetro do Observatório Nacional e aplicação ao estudo do Sistema Sol-Terra”, Rio de Janeiro, 2009.

MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Dicionário enciclopédico de astronomia e astronáutica. Rio de Janeiro: Editora Nova Fronteira, 1987.

PENNA, Jucira Lousada; SOARES, Paulo Benevides; ANDREI, Alexandre Humberto. Observações do Sol: determinação dos planos fundamentais e elementos da órbita. Rio de Janeiro, 1995. 110 p. Tese (Doutorado) -Observatorio Nacional, Rio de Janeiro, 1995 / Acessado no dia 5 de maio de 2017 através do site: http://www.on.br/index.php/pt-br/biblioteca.html

PENNA, Jucira Lousada; SOARES, Paulo Benevides. Observações do Sol com o astrolábio no Rio de Janeiro. São Paulo, 1982. 76 p. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 1982

BOSCARDIN, Sérgio Calderari; ANDREI, Alexandre Humberto. Um ciclo de medidas do semidiâmetro solar com astrolábio. Rio de Janeiro, 2011. 152p. Tese (Doutorado) – Observatório Nacional, Rio de Janeiro, março de 2011 / Acessado no dia 5 de maio de 2017 através do site: http://www.on.br/index.php/pt-br/biblioteca.html

RODRIGUES, Teresinha de Jesus Alvarenga. Observatorio Nacional 185 anos: protagonista do desenvolvimento científico-tecnologico do Brasil.. Rio de Janeiro: Observatório Nacional, 2012.

Sites:
Acessado em 8 de maio de 2017
Acessado em 6 de maio de 2017
Acessado em 6 de maio de 2017
Acessado em 5 de maio de 2017

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