Realizando Medidas com Softwares Livres para Astronomia

Uma maneira de dar significado ao conhecimento é fazer com que o estudante tenha interação com aquilo que é produzido na acadêmia (centros de pesquisa, universidades, por exemplo).

Quando falamos em astronomia, temos uma infinidade de termos que pouco nos trazem significado ao primeiro olhar, ao primeiro contato. Saiba mais...

Temos por exemplo o termo: Buraco Negro. No dia-dia, não temos a oportunidade de verificar sua existência, tão quanto buscar referências no cotidiano que nos remetam a tal objeto. É claro que para os astronômos um buraco negro tem diversos aspectos relevantes, embora intangíveis em contato direto, como densidade infinitamente grande, com volume restrito e consequentemente uma massa muito grande que resultaria em uma atração gravitacional tão intensa, que sequer a luz poderia escapar do seu campo de ação, daí o nome deste objeto.

Mas podemos, buscar meios de nos aproximar do conhecimento de maneira mais efetiva, para tanto devemos nos valer da Transposição Didática, que nos permite tratar de um conhecimento gerado na acadêmia e que deve ser transposto para o ensino, sem perder suas características, mas sem a preocupação de ser estritamente rigoroso quanto ao seu tratamento matemático, seu tratamento teórico. Assim, podemos transformá-lo em um conhecimento aproveitável no ensino de ciências e com significado para os estudantes.

Na proposta a seguir, buscamos apresentar o conhecimento relativo ao crateramento lunuar, que pode ser aplicado a diversos corpos celestes e que é um tratamento empírico das crateras lunares. Uma vez que não podemos ir até lá para realizar a medida, utilizamos imagens para indiretamente sabermos o seu tamanho.

Objetivos: Levar o estudante a obter conhecimentos julgados importantes sobre o satélite natural da Terra, a descobrir que sua superfície possui similaridades com a da Terra, ter noções das dimensões das crateras lunares de uma maneira empírica indireta, interagir com softwares educacionais de uso em astronomia básica.

Inicialmente tratamos de comparar Terra e Lua, como se pudéssemos caminhar sobre a Lua, assim como fazemos no nosso planeta.

Comparamos a Selenografia com a Geografia, identificando similaridades até mesmo no estudo.

Selenografia:

- Cratera: Depressão circular.
- Fossa: Longa, rasa e estreita depressão.
- Lacus: Pequena planície.
- Mare: Grande planície.
- Monte: Monte ou montanha.
- Oceanus:Extensa área escura.

Uma imagem da Lua com legendas. Fonte no roteiro indicado no fim da postagem

Os mares, são indicados por seus nomes em Latim.

As crateras são indicadas pelos nomes de astronômos importantes, cientistas e exploradores.

O Software: DS9 (Deep Space Nine).

O DS9 é um software desenvolvido para o tratamento de imagens astronômicas principalmente no formato FITS (Flexible Image Transport System) que é uma imagem repleta de informações dispostas em um cabeçalho, que traz informações importantes sobre o instrumento que foi utilizado na sua captura, localização em latitude e longitude do equipamento, tempo de exposição, ccd (Charded-coupled Device - Dispositivo de carga acoplada) utilizado, entre outras.

Encontramos o programa para download em: http://ds9.si.edu/site/Home.html

Caso você seja um usuário Linux, você poderá encontrar um pacote do aplicativo (tipo educativo) onde será de simples instalação, devido a ser um repositório do Linux (isto é, ele já utiliza partes de outros programas instalados e sua instalação é facilitada sem necessidade de procurar o programa no site da empresa que o criou). Inclusive podemos contar com o programa em português nesta instalação via Linux. (um professor pode auxiliar na instalação)

Utilizando o software:

Uma vez instalado, abrimos o programa.

Localizando o programa DS9 no menu do Linux Mint

Em seguida, escolhemos a imagem a ser utilizada: arquivo >> abrir >> escolha o local das imagens .fts

Abrindo um arquivo .fts

Para definirmos melhor a borda a cratera, utilizamos a ferramenta escala para dar o contraste das áreas de sombra com as iluminadas.

Ferramenta escala >> parâmetros de escala

Dando contraste para as bordas da cratera, compare com a imagem acima.

Movendo as barras (vermelha e verde), mudamos a distribuição de pixels para uma faixa adequada (a que melhor contraste nos fornece).

Daqui em diante, com as bordas da cratera bem definidas pode-se efetuar a medidas de seu diâmetro. Escolhemos um método e depois de efetuadas as medições será gerada uma tabela (você pode criar seu próprio método, mas lembre-se de ser rigoroso do início ao fim, certo?).

Usando as ferramentas região >> formato >> ponto >> "X" você irá definir um ponto que será aproximadamente o centro da cratera que será marcada com um "X".

Marcando o centro da cratera.

Caso a marcação do ponto central não corresponder a melhor aproximação do centro da cratera, você poderá editá-la com um duplo clique e mudar suas coordenadas.

Utilizando a ferramenta régua passaremos a media as bordas da cratera. região >> formato >> régua 

Ferramenta régua no DS9.

Clique em uma borda da cratera e arraste a linha criada pela régua de maneira que a mesma passe pelo centro marcado na cratera e solte quando atingir a outra borda da cratera.

Sobre a diagonal desenhada pela ferramenta, haverá a informação sobre o seu comprimento em pixels.

Medindo com a ferramenta régua - no canto superior direito a informação com a medida em pixels.

Com um número razoável de medidas, crie uma tabela onde você vai obter com alguns cálculos a média com os valores medidos para o diâmetro da cratera. Podemos contar com um desvio padrão, para as medidas (utilize as fórmulas do excel ou do libreoffice calc para obter a média e o desvio padrão).

Tabela com dados brutos das crateras lunares Agrippa, Triesnecker & Autolycus

A equipe dos observatórios virtuais, efetuou as medidas para a equivalência de cada pixel em unidades de arcos de segundo (arcsec) cada pixel vale 0,1”

Outra medida importante é fornecida é o raio da Lua 1738,1 Km e 932,1”

 
Os cálculos podem ser realizados da seguinte forma:

D_pixels= Diâmetro em pixels

D_pixels*0,1arcsec = Diâmetro em arcsec = D_arcsec

Para a cratera Agrippa temos:

D_arcsec= 22,4371 arcsec

Raio da Lua = 932,1 arcsec (1738,1 Km)

Por regra de três simples temos:

X = [(1738,1*22,4371) / 932,1]

X = 41,8388 Km

Tabela com a relação da equivalência para 1 pixel em relação ao tamanho de 0,1 arcsec para a conversão em quilomêtros e os tamanhos aproximados de cada cratera nas medições realizadas.

Publicado por: Michel Pereira Campos Silva

Roteiro adaptado de: SHIDA, R. Y; SCARANO JR, S. Medindo as dimensões de crateras lunares.

Disponível em: http://www.telescopiosnaescola.pro.br/crateras.pdf
Link da imagem: https://drive.google.com/file/d/0BxRBrDLQkGDoeEVvVVN0eTdYYTQ/edit?usp=sharing

Elaborado no linux Mint, versão 15 Olivia.
Telas capturadas com o GIMP 2.8
Tabelas elaboradas no Libreoffice Calc.