Coordenadas celestes e o movimento do céu

A esfera celeste: um modelo antigo que ainda funciona

Quando você olha para o céu, não percebe profundidade. Todas as estrelas parecem presas à superfície interna de uma grande cúpula. Os astrônomos aproveitam essa ilusão e trabalham com a esfera celeste: uma esfera imaginária, de raio indefinido, centrada na Terra, sobre a qual os astros são projetados.

Prolongue o eixo de rotação da Terra até tocar essa esfera e você terá os dois polos celestes, o norte e o sul. Todo o céu parece girar em torno deles, embora quem gira seja a Terra. Projete o equador terrestre na esfera e terá o equador celeste, um grande círculo a meio caminho entre os polos. Esses três pontos de referência bastam para construir todo o sistema de coordenadas.

Zênite, horizonte e meridiano

Três termos aparecem com frequência nas orientações de observação. O zênite é o ponto exatamente acima da sua cabeça. O horizonte é o círculo onde céu e chão parecem se encontrar. O meridiano é a linha imaginária que vai do ponto norte do horizonte, passa pelo zênite e desce até o ponto sul, dividindo o céu em uma metade leste e uma metade oeste.

O meridiano importa porque todo astro atinge sua altura máxima no instante em que o cruza. Esse momento é chamado de culminação, e é o melhor para observar: o objeto está o mais longe possível do horizonte, onde a atmosfera é mais espessa, mais turbulenta e mais iluminada pelas luzes da cidade. Quando um verbete diz que um objeto "passa alto" em certa época, está falando da culminação no início da noite.

Altura e azimute: o sistema de quem está no chão

O jeito mais natural de apontar para algo no céu é dizer quanto ele está acima do horizonte e em que direção. É exatamente isso que fazem as coordenadas horizontais. A altura vai de 0° no horizonte a 90° no zênite. O azimute é a direção ao longo do horizonte, contada a partir do norte (0°) no sentido norte, leste (90°), sul (180°) e oeste (270°).

Altura e azimute são práticos, mas têm um defeito: mudam a cada minuto, conforme o céu gira, e são diferentes para cada cidade. Por isso os catálogos usam um segundo sistema, fixo em relação às estrelas.

Ascensão reta e declinação: o endereço fixo de cada astro

As coordenadas equatoriais funcionam como latitude e longitude projetadas no céu. A declinação equivale à latitude: mede, em graus, quanto o astro está ao norte (valores positivos) ou ao sul (valores negativos) do equador celeste, até +90° no polo norte celeste e −90° no polo sul celeste. A ascensão reta equivale à longitude: é medida ao longo do equador celeste a partir de um ponto de referência, o ponto onde o Sol cruza o equador celeste no equinócio de março.

A ascensão reta costuma ser expressa em horas, minutos e segundos, de 0h a 24h, porque o céu dá uma volta completa em cerca de um dia: 1 hora de ascensão reta corresponde a 15° de arco. Alguns exemplos do acervo: Sirius está em 06h 45m, −16° 43′; Vega em 18h 37m, +38° 47′; Acrux, a estrela mais brilhante do Cruzeiro do Sul, em 12h 27m, −63° 06′; o centro da Via Láctea, em Sagitário, em 17h 46m, −29° 00′.

Essas coordenadas mudam muito lentamente, por efeito da precessão do eixo terrestre, e por isso os catálogos indicam a época de referência, hoje em geral J2000.

Por que o céu gira e por que muda com as estações

A Terra gira de oeste para leste, e por isso o céu inteiro parece deslizar de leste para oeste, à razão de 15° por hora. Estrelas nascem no horizonte leste, culminam no meridiano e se põem no oeste, como o Sol. Esse é o movimento diário.

Há também um movimento anual, mais sutil. Em relação às estrelas, a Terra completa uma rotação em 23 horas e 56 minutos, 4 minutos a menos que o dia solar de 24 horas, porque ao longo do dia ela também avança em sua órbita e precisa girar um pouco mais para trazer o Sol de volta à mesma posição. O resultado é que cada estrela nasce cerca de 4 minutos mais cedo a cada noite. Em um mês isso soma duas horas; em seis meses, doze horas. Uma constelação que nasce ao anoitecer em uma época do ano estará nascendo ao amanhecer seis meses depois, e por isso cada estação tem suas constelações típicas.

É também por isso que os verbetes falam em meses de melhor observação. Órion domina as noites de verão brasileiras; Escorpião e o centro da Via Láctea, as de inverno. Se você observar de madrugada, verá o céu da estação seguinte.

A latitude muda tudo

O céu visível depende de onde você está no planeta, e a regra é simples: a altura do polo celeste acima do horizonte é igual à sua latitude. Em Belém, a cerca de 1,5° de latitude sul, o polo sul celeste quase toca o horizonte e o equador celeste passa pelo zênite; as estrelas nascem quase na vertical e todo o céu, norte e sul, desfila ao longo do ano. Em Porto Alegre, a 30° de latitude sul, o polo sul celeste fica a 30° de altura.

Dessa regra decorrem duas consequências. Estrelas a menos de 30° do polo sul celeste, ou seja, com declinação abaixo de −60°, nunca se põem em Porto Alegre: são circumpolares, e Acrux, com declinação −63°, é uma delas. No outro extremo, estrelas a menos de 30° do polo norte celeste nunca nascem lá. Polaris, com declinação +89°, é invisível de praticamente todo o território brasileiro.

A altura máxima de um astro também segue da latitude: ele culmina a 90° menos a diferença entre a sua latitude e a declinação dele. O centro da Via Láctea, com declinação −29°, passa pelo zênite de Porto Alegre e a cerca de 62° de altura em Belém. A Galáxia de Andrômeda, com declinação +41°, culmina a cerca de 45° em Fortaleza, mas a apenas 19° em Porto Alegre.

Sem estrela polar no Sul: como achar o polo com o Cruzeiro

O hemisfério norte tem Polaris, de magnitude 2, a menos de 1° do polo. O sul não tem sorte igual: a estrela mais próxima do polo sul celeste, Sigma Octantis, tem magnitude 5,42 e só aparece em céus muito escuros. Para orientação, usamos o Cruzeiro do Sul.

Localize o braço maior da cruz, que vai de Gacrux, no topo, a Acrux, no pé. Essas duas estrelas estão separadas por cerca de 6°. Prolongue a linha de Gacrux para Acrux, passando além de Acrux, por cerca de quatro vezes e meia esse comprimento, uns 27°: você chega a uma região escura do céu, e ali está o polo sul celeste. Como confirmação, trace uma perpendicular no meio do segmento que une Alfa e Beta Centauri, as duas estrelas brilhantes vizinhas da cruz; ela cruza a primeira linha perto do polo. Desça do polo em linha reta até o horizonte e você terá o ponto sul.

Lembre-se de que o Cruzeiro gira em torno do polo ao longo da noite e do ano, aparecendo ora em pé, ora deitado, ora de cabeça para baixo. O método funciona em qualquer orientação, desde que você siga sempre do topo da cruz para o pé.