O Big-Bang e a radiação cósmica de fundo

Como funciona o Universo

Movimento aparente das estrelas em torno da Estrela Polar. Exposição de 6 horas.

Desde tempos imemoriais o Homem questionou-se por que razão as estrelas se movem no firmamento e por que razão algumas (às quais chamaram planetas) às vezes até andam para trás, enfim como funciona o Universo.

Movimento retrógrado de Marte.

Movimento retrógrado dos planetas segundo Ptolomeu. source

Cedo se constatou que um objecto luminoso se torna menos perceptível quanto mais afastado estiver. Provavelmente baseado nesta observação Ptolomeu, por volta de 130 aC, postulou que as estrelas estariam agarradas à superfície de uma esfera de cristal, a uma certa distância da terra, que os planetas se deslocavam sobre um círculo que por sua vez se deslocava sobre um outro círculo, cujo o centro se encontrava perto da terra, explicando desta forma a razão dos planetas avançarem e recuarem no firmamento, como se vê na figura da direita. Este tipo de movimento é chamado movimento em epiciclos.

Movimento retrógrado dos planetas segundo Copérnico. source

Em 1543 Nicolau Copérnico compreendeu que o movimento (aparente) das estrelas e planetas podia ser explicado supondo que o Sol era o centro do Universo, que a terra rodava sobre si própria cada 24 horas, que esta orbitava em torno do Sol dando uma volta completa em cada ano, que a Lua orbitava em torno da terra a cada 28 dias, que os restantes planetas também orbitavam em torno do Sol e que as estrelas estariam a uma distância bastante grande deste pelo que pareciam fixas.

Os sistemas de Ptolomeu e Copérnico são semelhantes, pois em ambos os planetas movem-se em epiciclos. A diferença está que no sistema ptolomaico a Terra é o centro do Universo, enquanto que no sistema coperniciano o Sol ocupa o centro.

Movimento dos astros segundo Ptolomeu.

Movimento dos astros segundo Copérnico.

Fases de Vénus no sistema ptolomaico e no sistema coperniciano.

Galileu forneceu finalmente uma prova decisiva que apoiava a tese do sistema heliocêntrico de Copérnico ao descobrir, com o seu telescópio, as fases de Vénus. Em particular observou que, tal como na Lua, também havia a fase Vénus "cheio", a qual era incompatível com o sistema de Ptolomeu, como pode ser visto na figura da direita.

A hipótese heliocêntrica passou a ser mais aceite com a descoberta das leis de Kepler, o qual trabalhou a enorme compilação de medições astronómicas feitas por Tycho Brahe deduzindo as três leis:

1ª Lei:

A órbita de um planeta em torno do Sol é uma elipse, com o Sol num dos seus focos.    Esta é a equação da elipse:

2ª Lei:

A recta que une o planeta ao Sol varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais. Source

3ª Lei:

O quadrado do período de translação do planeta em torno do Sol é proporcional ao cubo do comprimento do semieixo maior da elipse (o comprimento a da figura da 1ª Lei). T_a² / T_b² = R_a³ / R_b³

Ironicamente Tycho Brahe tinha compilado estas medições com o intuito de refutar a tese de Copérnico...

Em 1666 Isaac Newton mostrou que estas leis eram consequência da Lei da Gravitação Universal, mostrando desta forma que a força que explica a queda dos objectos na Terra é a mesma que explica o movimento dos astros no firmamento.