28 de agosto de 2018

Por que a cosmologia sem a filosofia não faz sentido

O que acontece com os que odeiam a filosofia na astrofísica e cosmologia ? Da alegação do falecido Stephen Hawking, de que “ a filosofia está morta ”, à longa seção “ Contra a Filosofia ”, de Steven Weinberg, em Sonhos de uma teoria final ( 1992 ), muitos físicos e astrofísicos pensam que a filosofia é inútil, ou pelo menos inútil para a ciência. ( 2010 ), enquanto o livro de Weinberg argumenta apaixonada – e filosoficamente – contra o positivismo lógico e a metafísica. Se é tão inútil, por que Hawking e Weinberg – e Neil de Grasse Tyson, Lawrence Krauss e outros anti - filosofos – frequentemente se engajam em discursos filosóficos ?


Mas em sua posição única como o estudo de toda a existência, a cosmologia em particular está cheia de enigmas e posições filosóficas. O princípio cosmológico afirma que, em grandes escalas, o Universo é homogêneo ( parece o mesmo em todos os locais ) e isotrópico ( parece o mesmo em todas as direções ). O princípio cosmológico é fundamental para nossa compreensão de como o Universo evoluiu, expandindo - se de um plasma quente e uniforme e esfriando para formar a intricada teia cósmica que agora podemos ver através de nossos telescópios.

Para assumir homogeneidade e isotropia em todos os lugares, é preciso primeiro calcular a média sobre diferenças menores e insignificantes, como planetas inteiros e até galáxias. O princípio cosmológico é, portanto, um princípio estatístico : só é verdadeiro se você aplicá - lo a escalas suficientemente grandes. O Universo não precisa ser homogêneo ; A teoria da gravidade de Albert Einstein funciona bem se não for, e a gravidade faz com que as estruturas cresçam com o tempo, exagerando pequenas diferenças iniciais. O princípio cosmológico é fundamental para a forma como descrevemos a evolução do Universo, mas até agora temos sido incapazes de provar que é necessariamente verdade.

As tentativas de medir se o Universo é homogêneo – ou em que escala torna - se homogêneo – reuniram - se com mistos resultados. Agora, é possível obter a isotropia sem homogeneidade. No entanto, muitos cosmólogos se contentam em acreditar que a homogeneidade existe em alguma escala, quer tenha sido medida ou não – porque, com a ajuda de um princípio filosófico não - empírico, a homogeneidade decorre logicamente da isotropia.

Por este princípio, o Universo deve ser isotrópico em todos os lugares, de todos os pontos de vista e não apenas dos nossos – e para que isso seja verdade, o Universo deve ser homogêneo também. O princípio copernicano foi tão bem aceito na cosmologia que muitos cientistas o confundem com o princípio cosmológico, ou simplesmente o consideram como um dado, mesmo nos livros didáticos.

Para ser justo, o princípio cosmológico pode ser visto como uma versão mais geral do copernicano – já que, em um universo homogêneo e isotrópico, não há observadores privilegiados ou lugares especiais em nenhum lugar. No entanto, o princípio cosmológico pode ser testado explicitamente, enquanto o princípio copernicano adota uma crença de como o Universo é, sem recorrer a dados empíricos. O significado dessas posições na cosmologia é apenas uma maneira pela qual a disciplina se baseia em argumentos filosóficos. Como a astronomia, o estudo de objetos celestes, a cosmologia só pode realmente testar suas teorias via observação, em vez de experimentação. Não podemos realizar experimentos no Universo como um todo, assim como não podemos explodir uma estrela em um laboratório.

A cosmologia lida com princípios, da maneira mais fundamental possível. O Universo começou na singularidade inicial do Big Bang ? Fez o próprio tempo ? ( E essa pergunta faz sentido ? ) Ou singularidades – pontos de infinito localizado, como buracos negros – significam um problema com nossas teorias ? Talvez devêssemos preferir cosmologias cíclicas, nas quais o Big Bang fosse precedido pelo desaparecimento de algum universo passado, do qual nosso próprio Universo nasceu.

 E se não for possível reproduzir as condições do Universo primordial – se essas altas energias são inacessíveis a qualquer acelerador de partículas concebível que possamos construir – como podemos até mesmo resolver esses enigmas ? Não é necessariamente o trabalho do cosmólogo refletir ou responder a essas questões, assim como não é tarefa de um filósofo da ciência apresentar uma “ teoria de tudo ”. O exemplo do princípio cosmológico nos lembra que a cosmologia é cheia de escolhas filosóficas, quer percebamos isso ou não.
Fonte: socientifica.com.br

Qual é a constante do Hubble?

Esta visão em close-up mostra a galáxia MACS0647-JD, o objeto mais distante ainda conhecido, como aparece através de uma lente gravitacional captada pelo Telescópio Espacial Hubble. A galáxia está a 13,3 bilhões de anos-luz da Terra e se formou 420 milhões de anos após o Big Bang.Crédito: NASA, ESA, M. Postman e D. Coe (STScI) e a equipa CLASH
A Constante de Hubble é a unidade de medida usada para descrever a expansão do universo. O cosmos está ficando maior desde que o Big Bang deu início ao crescimento, cerca de 13,82 bilhões de anos atrás. O universo, na verdade, está ficando mais rápido em sua aceleração à medida que aumenta.
O que é interessante sobre a expansão não é apenas a taxa, mas também as implicações, de acordo com a NASA . Se a expansão começar a desacelerar, isso significa que há algo no universo que está retardando o crescimento - talvez a matéria escura, que não pode ser percebida com instrumentos convencionais. Se o crescimento se tornar mais rápido, é possível que a energia escura esteja empurrando a expansão mais rapidamente.
Em janeiro de 2018, medições de múltiplos telescópios mostraram que a taxa de expansão do universo é diferente dependendo de onde você olha. O universo próximo (medido pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo telescópio espacial Gaia ) tem uma taxa de expansão de 45,6 milhas por segundo (73,5 quilômetros por segundo) por megaparsec, enquanto o universo de fundo mais distante (medido pelo telescópio Planck ) é um pouco mais lento, expandindo a 41,6 milhas por segundo (67 km por segundo) por megaparsec. Um megaparsec é um milhão de parsecs, ou cerca de 3,3 milhões de anos-luz, o que é quase inimaginavelmente rápido. 
A constante foi proposta pela primeira vez por Edwin Hubble (o homônimo do Telescópio Espacial Hubble ). Hubble era um astrônomo americano que estudou as galáxias, particularmente aquelas que estão longe de nós.
Em 1929 - baseado em uma constatação do astrônomo Harlow Shapley de que as galáxias parecem estar se afastando da Via Láctea - Hubble descobriu que quanto mais essas galáxias são da Terra, mais rápido elas parecem estar se movendo, de acordo com a NASA .
Enquanto os cientistas entendem o fenômeno como sendo galáxias se afastando um do outro, hoje os astrônomos sabem que o que realmente está sendo observado é a expansão do universo. Não importa onde você esteja localizado no cosmos, você veria o mesmo fenômeno acontecendo na mesma velocidade.
Os cálculos iniciais do Hubble foram aperfeiçoados ao longo dos anos, à medida que telescópios cada vez mais sensíveis foram usados ​​para fazer as medições, incluindo Hubble e Gaia (que examinaram uma espécie de estrela variável chamada variáveis ​​cefeidas) e outros telescópios que extrapolaram a constante com base em medições. do fundo de microondas cósmica - uma temperatura de fundo constante no universo que é às vezes chamado de "afterglow" do Big Bang. 
Este gráfico ilustra a relação período-luminosidade da cefeida, que estabelece que, se você conhecer o período, ou o tempo, dos pulsos de uma estrela cefeida, poderá determinar seu brilho intrínseco. Ao comparar o brilho intrínseco ao brilho observado, você pode determinar a distância da estrela, porque ela diminui à medida que se afasta. Essas medidas de distância foram usadas pelo telescópio Spitzer para medir a taxa de expansão do universo com mais precisão do que nunca.Crédito: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Existem muitos tipos de estrelas variáveis, mas a que é mais útil para medir a constante de Hubble é chamada de variável Cefeida . Estas são estrelas que regularmente mudam sua luminosidade em uma escala que geralmente varia entre 1 e 100 dias (Polaris está entre os membros mais famosos deste grupo). Os astrônomos fazem medições de distância dessas estrelas medindo a variabilidade de sua luminosidade.
Quanto mais brilhante a cefeida aparece da Terra, mais fácil é medi-la. Algumas cefeidas podem ser vistas do chão, mas para medições mais precisas, ir para o espaço é a melhor aposta.
Enquanto Edwin Hubble foi capaz de medir Cefeidas cerca de 900.000 anos-luz de distância - uma distância surpreendente para o tempo - dentro do universo que ainda está relativamente perto da Terra. Mais longe no espaço, as Cefeidas são mais fracas e recuam mais rapidamente, que é onde o Telescópio Espacial Hubble pôde ajudar nos anos 90 após o seu lançamento. Em 2013, o telescópio espacial Gaia foi lançado para mapear com precisão as posições e luminosidades de aproximadamente 1 bilhão de estrelas. Seus lançamentos de dados também ajudaram a refinar o Hubble Constant.
As cefeidas, no entanto, não são perfeitas para medir distâncias cósmicas. Entre outras dificuldades, elas geralmente estão localizadas em áreas empoeiradas (que obscurecem alguns comprimentos de onda em fotografias) e as mais distantes são difíceis de detectar porque são tão fracas em nossa perspectiva.
Outras técnicas surgiram para suplementar as medições de Cefeidas, como a relação Tully-Fisher , que é uma correlação entre a luminosidade de uma galáxia espiral e sua velocidade de rotação, de acordo com Shoko Sakai, um pesquisador associado do Observatório Astronômico de Ótica Nacional . "A ideia é que quanto maior a galáxia, mais rápida ela está girando", escreveu ele. "Isso significa que se você conhece a velocidade de rotação da galáxia espiral, você pode dizer, usando essa relação Tully-Fisher, seu brilho intrínseco (isto é, quão brilhante a galáxia realmente é). Comparando o brilho intrínseco com a magnitude aparente ( o que você realmente observa - porque quanto mais longe a galáxia, o dimmer que "aparece"), você pode calcular sua distância. "
Os telescópios que medem o fundo das microondas cósmicas - como Planck - usaram outra técnica que examina as flutuações no fundo das microondas cósmicas para determinar a constante.
Fonte: https://www.space.com

Quão rápido está se movendo a terra?


Como um terráqueo, é fácil acreditar que estamos parados. Afinal, não sentimos nenhum movimento em nosso entorno. Mas quando você olha para o céu, você pode ver evidências de que estamos nos movendo. Alguns dos primeiros astrônomos propuseram que vivemos em um universo geocêntrico, o que significa que a Terra está no centro de tudo. Eles disseram que o sol girou em torno de nós, o que causou amanheceres e entardeceres - o mesmo para os movimentos da lua e dos planetas. Mas havia certas coisas que não funcionavam com essa visão. Às vezes, um planeta voltava para o céu antes de retomar seu movimento para a frente.

Sabemos agora que esse movimento - que é chamado de movimento retrógrado - acontece quando a Terra está "alcançando" outro planeta em sua órbita. Por exemplo, Marte orbita mais longe do sol do que a Terra. Em um ponto nas respectivas órbitas da Terra e de Marte, alcançamos o Planeta Vermelho e passamos por ele. Quando passamos por ele, o planeta se move para trás no céu. Então ele avança novamente depois que passamos.

Outra evidência para o sistema solar centrado no Sol vem da observação de paralaxe , ou mudança aparente na posição das estrelas em relação umas às outras. Para um exemplo simples de paralaxe, segure seu dedo indicador na frente do seu rosto no comprimento do braço. Olhe só com o olho esquerdo, fechando o olho direito. Em seguida, feche o olho direito e olhe para o dedo com a esquerda. A posição aparente do dedo muda. Isso porque seus olhos esquerdo e direito estão olhando para o dedo com ângulos ligeiramente diferentes.

A mesma coisa acontece na Terra quando olhamos para as estrelas. Demora cerca de 365 dias para orbitarmos o sol. Se olharmos para uma estrela (localizada relativamente perto de nós) no verão, e olharmos para ela novamente no inverno, sua posição aparente no céu mudará porque estamos em diferentes pontos em nossa órbita. Nós vemos a estrela de diferentes pontos de vista. Com um cálculo simples, usando a paralaxe, também podemos descobrir a distância até aquela estrela.

Quão rápido estamos girando?

O giro da Terra é constante, mas a velocidade depende da latitude em que você está. Aqui está um exemplo. A circunferência (distância em torno da maior parte da Terra) é de aproximadamente 24.898 milhas (40.070 quilômetros), de acordo com a NASA . (Essa área também é chamada de equador.) Se você estimar que um dia tem 24 horas, divida a circunferência pela duração do dia. Isso produz uma velocidade no equador de cerca de 1.037 mph (1.670 km / h).

Você não estará se movendo tão rápido em outras latitudes, no entanto. Se nos movermos na metade do globo até 45 graus em latitude (norte ou sul), calcularemos a velocidade usando o co-seno (uma função trigonométrica) da latitude. Uma boa calculadora científica deve ter uma função cosseno disponível se você não souber como calculá-la. O co-seno de 45 é 0,707, portanto a velocidade de rotação a 45 graus é aproximadamente 0,707 x 1037 = 733 mph (1,180 km / h). Essa velocidade diminui mais quando você vai para o norte ou para o sul. No momento em que você chega aos pólos Norte ou Sul, seu giro é muito lento - leva um dia inteiro para girar no lugar.

Agências espaciais gostam de aproveitar o giro da Terra. Se eles estão enviando humanos para a Estação Espacial Internacional, por exemplo, o local preferido para fazer isso é perto do equador. É por isso que as missões de carga para a Estação Espacial Internacional, por exemplo, são lançadas da Flórida. Fazendo isso e lançando na mesma direção que o giro da Terra, os foguetes recebem um aumento de velocidade para ajudá-los a voar para o espaço.

Quão rápido a Terra orbita o sol?

A rotação da Terra, claro, não é o único movimento que temos no espaço. Nossa velocidade orbital em torno do sol é de cerca de 67.000 mph (107.000 km / h), de acordo com Cornell . Podemos calcular isso com geometria básica.

Primeiro, temos que descobrir até onde a Terra viaja. A Terra leva cerca de 365 dias para orbitar o sol. A órbita é uma elipse, mas para tornar a matemática mais simples, digamos que seja um círculo. Então, a órbita da Terra é a circunferência de um círculo. A distância da Terra ao Sol - chamada de unidade astronômica - é de 92.957.870 quilômetros (149.597.870 quilômetros), segundo a União Internacional de Astrônomos. Esse é o raio ( r ). A circunferência de um círculo é igual a 2 x π x r . Assim, em um ano, a Terra percorre cerca de 940 milhões de quilômetros.

Como a velocidade é igual à distância percorrida ao longo do tempo, a velocidade da Terra é calculada dividindo 584 milhões de milhas (940 milhões de km) por 365,25 dias e dividindo esse resultado por 24 horas para obter milhas por hora ou km por hora. Assim, a Terra viaja cerca de 2,6 milhões de quilômetros por dia, ou 107.226 km / h.

Sol e galáxia se movem também

O sol tem uma órbita própria na Via Láctea. O sol está a cerca de 25.000 anos-luz do centro da galáxia, e a Via Láctea tem pelo menos 100.000 anos-luz de diâmetro. Acreditamos que estamos a meio caminho do centro, segundo a Universidade de Stanford. O sol e o sistema solar parecem estar se movendo a 200 quilômetros por segundo , ou a uma velocidade média de 720.000 km / h. Mesmo a essa velocidade rápida, o sistema solar levaria cerca de 230 milhões de anos para percorrer toda a Via Láctea .

A Via Láctea também se move no espaço em relação a outras galáxias. Em cerca de 4 bilhões de anos, a Via Láctea colidirá com seu vizinho mais próximo, a galáxia de Andrômeda . Os dois estão se aproximando uns dos outros a cerca de 70 milhas por segundo (112 km por segundo).

Tudo no universo está, portanto, em movimento.

O que aconteceria se a Terra parasse de girar?

Não há chance de você ser lançado ao espaço agora, porque a gravidade da Terra é tão forte em comparação com o seu movimento giratório. (Esse último movimento é chamado de aceleração centrípeta.) Em seu ponto mais forte, que está no equador, a aceleração centrípeta apenas contrabalança a gravidade da Terra em cerca de 0,3%. Em outras palavras, você nem percebe isso, embora pesará um pouco menos no equador do que nos pólos .

A Nasa diz que a probabilidade de a Terra parar seu giro é " praticamente zero " nos próximos bilhões de anos. Teoricamente, no entanto, se a Terra parasse de se mexer de repente, haveria um efeito terrível. A atmosfera ainda estaria se movendo na velocidade original da rotação da Terra. Isso significa que tudo seria varrido da terra, incluindo pessoas, edifícios e até mesmo árvores, solo e rochas, acrescentou a NASA.

E se o processo fosse mais gradual? Este é o cenário mais provável em bilhões de anos, disse a NASA, porque o sol e a lua estão puxando o giro da Terra. Isso daria tempo de sobra para humanos, animais e plantas se acostumarem com a mudança. Pelas leis da física, o mais lento que a Terra poderia retardar sua rotação seria uma rotação a cada 365 dias. Essa situação é chamada de "síncrono do sol" e forçaria um lado do nosso planeta a sempre ficar de frente para o sol, e o outro lado para ficar de cara permanentemente. Em comparação: a Lua da Terra já está em uma rotação síncrona da Terra, onde um lado da lua sempre está voltado para nós, e o outro lado oposto a nós.

Mas voltando ao cenário sem rotação por um segundo: Haveria alguns outros efeitos estranhos se a Terra parasse de girar completamente, disse a Nasa. Por um lado, o campo magnético presumivelmente desapareceria porque é pensado para ser gerado em parte por um giro. Nós perderíamos nossas auroras coloridas, e os cinturões de radiação de Van Allen que cercam a Terra provavelmente desapareceriam também. Então a Terra estaria nua contra a fúria do sol. Toda vez que enviava uma ejeção de massa coronal (partículas carregadas) em direção à Terra, ela atingia a superfície e banhava tudo em radiação. "Este é um risco biológico significativo", disse a NASA.
Fonte: https://www.space.com
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