Sobral, no Ceará, está no mapa mundial da ciência há 100 anos! E o motivo é um só: Einstein

O ainda jovem físico judeu alemão, com 36 anos, escreveu equações da relatividade que previam a curvatura do espaço-tempo em 1915. Se corretas, estas equações derrubariam uma teoria da gravitação que já durava cerca de 250 anos, escrita por um britânico que ainda é considerado um dos cientistas mais influentes da história: Sir Isaac Newton. Este artigo reúne imensa quantidade de material de divulgação científica sobre o evento Eclipse de Sobral, considerado o primeiro a confirmar uma nova teoria da gravitação – a Relatividade Geral de Einstein.

“Foram justamente as medidas em Sobral que permitiram a comprovação robusta da teoria da relatividade geral”, lembra o físico Luís Crispino, professor da Universidade Federal do Pará (UFPA). Em artigo publicado em maio na revista Nature Physics, Crispino e o físico Daniel Kennefick, da Universidade do Arkansas, Estados Unidos, lembram a importância da expedição a Sobral e sua divulgação pioneira das ideias de Einstein no Brasil. 

Einstein calculou o desvio de um raio de luz ao passar pela borda do Sol em duas ocasiões. Em 1911, assumindo uma força gravitacional newtoniana e o princípio de equivalência, Einstein obteve que um raio de luz próximo ao Sol desviaria sua trajetória em 0,83 segundos de arco. Com esse resultado em mãos, Einstein procurou os astrônomos, propondo que esse desvio poderia ser medido durante um eclipse total do Sol através da verificação da posição aparente relativa das estrelas em torno do Sol eclipsado. Nenhuma medida foi realizada nos anos seguintes, até que, em 1915, Einstein chega à forma final de sua teoria da relatividade geral, com a força gravitacional entendida como o efeito da massa e da energia na curvatura do espaço-tempo. Recalculando o desvio da luz com base em sua nova teoria, Einstein obteve um valor duas vezes maior para o desvio da luz do que aquele que havia obtido em 1911.

Fonte: Sociedade Brasileira de Física

Ambas as teorias, de Newton e de Einstein, podiam ser usadas para calcular e prever alterações no posicionamento de estrelas enquanto o Sol estivesse passando à frente delas em nosso campo de visão. Na física newtoniana, isso seria causado apenas pela interação da luz emitida pelas estrelas com o campo gravitacional do Sol. A relatividade geral adicionaria à interação gravitacional a curvatura no espaço-tempo causada pela grande concentração de massa no Sol. Como o Sol ofusca o brilho das estrelas e impede a sua observação em condições normais, o eclipse solar era a única oportunidade de se observar e medir o fenômeno de desvio da luz, de forma a decidir se a teoria de Einstein se aplicaria à estrutura do universo ou não. A curvatura do espaço-tempo causaria um desvio duas vezes maior do que o previsto a partir da física newtoniana.

Fonte: Com Ciência

Einstein sabia que organizar esse experimento era complicado. Ele chegou a investir suas próprias economias na expedição do astrônomo alemão Erwin Finlay-Freundlich para observar um eclipse na Crimeia, na Rússia, em 1914, um ano antes de publicar a teoria da relatividade geral.

Mas, quando Freundlich chegou à Rússia, explodiu a Primeira Guerra. Seus instrumentos foram confiscados e ele não conseguiu realizar o experimento.

Fonte: BBC Brasil

Uma ocasião bastante favorável para medir o desvio da luz previsto por Einstein surgiria em 1919, quando o Sol estaria diante de um conjunto de estrelas localizadas na constelação de Touro.

O eclipse solar total de 29 de maio de 1919 seria visível de uma estreita faixa que passava pelo nordeste brasileiro e pela costa africana do Atlântico.

Nesse caso, a faixa de totalidade do eclipse – ou seja, o trecho em que o Sol estaria completamente encoberto – cruzaria toda a América do Sul, começando na Bolívia, passaria pelo Oceano Atlântico e terminaria no continente africano, na Tanzânia.

“Na Bolívia e no leste da África não funcionaria, porque o Sol estaria ainda nascendo ou já começando a se pôr, e isso causaria distorções atmosféricas que prejudicariam a medição. A maior parte do trajeto também seria em áreas de floresta tropical de um lado ou de outro. No oceano Atlântico também não era bom, porque um navio não teria estabilidade suficiente para os instrumentos”, diz o historiador.

A decisão de ir ao Brasil foi tomada depois que Dyson recebeu uma carta do engenheiro Henri Charles Morize, diretor do Observatório Nacional do Rio de Janeiro e um dos fundadores da Academia Brasileira de Ciências (ABC).

Na carta, Morize dizia que Sobral – a segunda maior cidade do Ceará, bem conectada por trens e por um porto relativamente próximo – seria o melhor lugar para acompanhar o fenômeno.

No entanto, Dyson e Eddington decidiram que ter apenas um ponto de observação não seria suficiente. Era comum que os resultados de expedições como essa fossem prejudicados por más condições de tempo. Em geral, nuvens acabavam impedindo que as estrelas fossem fotografadas.

“Apesar do risco, eles estavam determinados a aproveitar essa oportunidade, porque sabiam que aquele eclipse, com uma duração longa e estrelas tão brilhantes, seria especial”, disse Kennefick.

Por isso, eles decidiram mandar duas equipes de astrônomos a lugares diferentes: a Sobral, no Brasil, e à Ilha de Príncipe, parte do arquipélago de São Tomé e Príncipe, na costa africana.

Fonte: BBC Brasil

Eddington divisava apenas três possíveis resultados para as observações: ou a luz das estrelas não sofre desvio ao interagir com o campo gravitacional do Sol, ou sofre um desvio compatível com a física newtoniana, ou o desvio previsto pela teoria da relatividade geral. O problema é que os resultados coletados por ambas as expedições apresentaram discrepâncias consideráveis entre si. Para Earman e Glymour, mesmo que mais próximos dos valores previstos pela relatividade geral do que pela física newtoniana, os dados não justificavam uma decisão em favor de uma ou de outra teoria. Alegam, ainda, que as observações só foram favoráveis à teoria einsteiniana porque parte delas foi desconsiderada – caso das imagens produzidas pela lente astrográfica de 10 polegadas enviada a Sobral – e porque as discrepâncias entre os dados que entraram na análise acabaram por ser ignoradas.

Fonte: Com Ciência

“Outro problema da guerra era que os britânicos tinham poucos instrumentos disponíveis, alguns haviam sido confiscados pelos russos em 1914. Eles tiveram que pedir um telescópio emprestado aos irlandeses”, disse à BBC News Brasil o astrofísico Tom Ray, do Instituto de Estudos Avançados de Dublin, que encontrou e restaurou o equipamento original que foi a Sobral.

Apesar de ser menor e mais velho, o telescópio irlandês foi o autor dos resultados que fizeram história.

“Naquele momento, era preciso ter telescópios que fossem estáveis e precisos para conseguir fazer imagens do Sol de longa exposição. O telescópio irlandês tinha sido criado especialmente para eclipses em 1900 e tinha um campo visual maior, que permitia ver mais estrelas”, explica Ray.

Em novembro de 1918, o Armistício de Compiègne anunciou o fim da guerra e abriu caminho para a expedição.

Eddington foi para Príncipe com seu assistente e Davidson e Crommelin saíram de Liverpool, na Inglaterra, para Belém, no Pará, à bordo do Anselm, o primeiro navio inglês a retomar a rota para o Brasil – que tinha sido paralisada por conta da guerra.

Fonte: BBC Brasil

Eddington e Cottingham levaram para a ilha de Príncipe a lente de 13 polegadas do telescópio de Oxford. Obtiveram algumas placas fotográficas, mas devido ao mau tempo puderam localizar as estrelas em apenas duas delas. Suas medições levaram a um resultado próximo ao resultado previsto pela relatividade geral, mas por serem baseadas em apenas duas placas fotográficas com poucas estrelas, eram necessárias mais medições para um resultado robusto.

Fonte: Sociedade Brasileira de Física

Durante o eclipse, as estrelas de fundo mais próximas do bordo do Sol estavam a uma distância média de 150 anos-luz da Terra – um ano-luz equivale a cerca de 9,5 trilhões de km. A estrela Hip 20712 era forte candidata para confirmar a teoria de Einstein, por ter sua luz passando muito perto do Sol. Estavam previstas 13 estrelas para serem usadas como sistema de referência – naquela época, os catálogos continham um número relativamente pequeno de posição de estrelas brilhantes.

Os astrônomos sabiam da dificuldade que teriam para medir o ângulo de desvio da trajetória e chegar ao resultado previsto pela teoria da relatividade geral, pois, provavelmente, muitas imagens de estrelas estariam imersas no halo difuso provocado pela luz do Sol, encoberta pelo disco da Lua. Havia também o problema da turbulência atmosférica, que prejudicaria a qualidade das imagens. Deveria haver um número de estrelas suficiente no campo de observação para ajustar e determinar com precisão suas coordenadas celestes observadas.

O sistema de medidas das imagens das estrelas era manual, o que introduziria um erro pessoal do observador. Devido à turbulência atmosférica, as imagens das estrelas poderiam aparecer nas placas fotográficas não como pontos, mas sim como diminutos ‘borrões’, o que dificultaria determinar o centro de cada uma delas. Um dos vários equipamentos usados na observação do eclipse foi um telescópio refrator conjugado a um conjunto de espelhos.

Fonte: Ciência Hoje

Telescópio refrator astrográfico do construtor mailhat, com 15 cm de abertura da objetiva e 8 m de distância focal, conjugado com um celostato (conjunto de espelhos planos que permitem registrar a imagem refletida do Sol sobre uma placa fotográfica). (foto: Observatório Nacional)

Basicamente, o instrumental levado a Sobral era composto de telescópios astrofotográficos, em modelos que variavam no que diz respeito à abertura, relojoaria de acompanhamento, sistema de acoplagem de placas fotográficas e outros requisitos técnicos. Havia instrumentos de reserva, caso os principais apresentassem alguma avaria ou se mostrassem inadequados ao tamanho do campo a ser fotografado no céu. O principal instrumento de Greenwich, por exemplo, com uma lente de 16” (40 cm), por algum problema não determinado, não produziu boas imagens. Complementarmente, foi utilizado outro telescópio com abertura de 4’’ (10 cm) que forneceu fotos nítidas, embora o menor campo de visão mostrasse menos estrelas em suas placas do que o primeiro (Longair, 2015).

Fonte: Com Ciência

A equipe de astrônomos brasileiros – responsável por medidas da coroa solar (atmosfera exterior do Sol) – foi chefiada por Henrique Morize  (1860-1930), então diretor do Observatório Nacional, e contava com Domingos Costa (1882-1956), Lélio Gama (1892-1981), Theophilo Lee, Luís Rodrigues e Allyrio de Mattos (1889-1975).

Morize foi ainda o responsável no Brasil pelos trabalhos que apontaram Sobral como local ideal para a observação. Os trabalhos relacionados à sutil medição do ângulo de deflexão da luz ficaram a cargo dos astrônomos ingleses.

Além de participar no apoio e na organização das observações do eclipse, a equipe brasileira fez observações da coroa solar usando um espectrógrafo, equipamento que faz o registro fotográfico das várias ‘cores’ (frequência) que compõem a luz emitida pela fonte (no caso, o Sol). Nos períodos de grande atividade, o Sol emite enormes arcos de plasma (gás ionizado) que são lançados a centenas de milhares de quilômetros na coroa solar. No eclipse de Sobral, o tamanho deste arco foi de aproximadamente 516 mil km.

Cientistas das expedições vindas do Rio de Janeiro (em pé) e de Londres (sentados)… observatório nacional

As placas fotográficas também eram usadas para fotografar o dia a dia da população. Pessoas, monumentos, eventos, a natureza. Enfim, tudo era registrado nesse dispositivo, que foi usado por mais de um século para guardar os momentos importantes da história das sociedades. Todo esse acervo iconográfico de importância histórica inestimável permanece sob a guarda e aos cuidados da Biblioteca do Observatório Nacional.

POPULAÇÃO DE SOBRAL OBSERVA O TRABALHO DOS CIENTISTAS (FOTO: DIVULGAÇÃO/ OBSERVATÓRIO NACIONAL)

Fonte: Ciência Hoje

A pista de corrida do Jockey Club da cidade, que costumava atrair curiosos, também foi reservada para o acampamento de observação dos britânicos e americanos.

“Pelos registros que temos, dá pra perceber que eles ficaram impressionados com a boa recepção das pessoas de lá. Havia muito interesse na chegada deles e todo mundo queria ajudar”, diz Daniel Kennefick.

“Mas eles também perceberam que Sobral passava por um período ruim. Estava muito seco e as condições de vida eram difíceis. Crommelin escreveu que a cidade tinha um aspecto deprimente, porque era muito seca e empoeirada. Ele também mostrou compaixão pelas pessoas que viu desesperadas cavando buracos em um rio seco, buscando água.”

Os cientistas montaram seu acampamento de observação na pista do jóquei clube de Sobral. Foto: Carnegie Institution for Science, Department of Terrestrial Magnetism

A excitação em Sobral era tamanha que, segundo os jornais da época, o dia do eclipse foi um feriado informal na cidade. Todo o comércio foi fechado e a população encheu as praças públicas desde o início da manhã.

As igrejas também ficaram repletas de fiéis com medo de que o escurecimento do céu fosse o anúncio de um mau agouro.

“A Prefeitura Municipal instalou dois pequenos telescópios, cobrando pequenas quantias aos que desejavam observar o eclipse. Esse dinheiro reverterá a favor da construção do jardim da cidade. Aqueles aparelhos foram disputadíssimos”, dizia o jornal O Malho.

No entanto, o dia 29 de maio de 1919 amanheceu nublado. Por sorte, cerca de um minuto antes que o Sol fosse completamente coberto pela sombra da Lua, um vento afastou as nuvens. Os astrônomos tiveram cerca de quatro minutos para fazer 27 fotos do céu, mostrando as 12 estrelas que queriam observar.

Imagem do disco da Lua sobre o do Sol registrada por uma das placas fotográficasobservatório nacional

Um mês mais tarde, Davidson e Crommelin fotografaram as mesmas estrelas, exatamente no mesmo lugar do céu, só que à noite. Agora já tinham o que precisavam para testar a teoria de Einstein.

Em agosto de 1919, os britânicos começaram o caminho de volta à Inglaterra.

Em Príncipe, Eddington teve menos sorte. O tempo fechado permitiu poucas imagens aproveitáveis, nas quais aparecia um número menor de estrelas.

Seus resultados já pareciam favoráveis à teoria de Einstein, mas, sem base de comparação, crescia a ansiedade pela chegada da expedição de Sobral.

Em novembro de 1919, foi publicado o estudo final sobre o eclipse, assinado por Dyson, Eddington e Davidson.

“Os resultados das observações aqui descritas parecem confirmar a teoria da relatividade geral de Einstein”, diz o trabalho.

Nele, os pesquisadores também afirmam que as imagens do telescópio irlandês de Sobral eram as mais importantes e confiáveis. Era o primeiro experimento prático a confirmar a teoria do jovem físico alemão.

“Nem todos ficaram convencidos”, disse à BBC News Brasil Virginia Trimble, professora de Física e Astronomia da Universidade de Califórnia Irvine, nos EUA. “Os cientistas continuaram fazendo medições em eclipses para comparar seus resultados. E, nos anos 1970, as imagens de 1919 foram examinadas outra vez, com instrumentos mais avançados, para garantir que os números estavam corretos”,

“Na verdade, a teoria da relatividade geral foi testada muitas vezes e passou perfeitamente em todos os testes que fizemos. É impressionante.”

Fonte: BBC Brasil

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Einstein e Eddington só se encontraram na Inglaterra anos depois do eclipse que comprovou a relatividade geral; por causa da Primeira Guerra, o clima ainda era tenso entre cientistas britânicos e alemães.

Em 1925, quando fez uma visita ao Rio de Janeiro, o físico alemão escreveu em dedicatória ao empresário Assis Chateaubriand: “O problema concebido pela minha mente foi respondido pelo luminoso céu do Brasil”.

Na foto, o físico e os astrônomos do Observatório Nacional Foto: Divulgação/Mast

Em Sobral, o tempo diminuiu o alvoroço causado pelo eclipse. Só em 1999 a cidade ganhou um pequeno museu dedicado ao episódio e, em 2015, um planetário.

Sobral terá uma série de comemorações nos 100 anos do eclipse, e ganhou uma nova estátua de Albert Einstein, mas muitos na cidade ainda não sabem exatamente qual a relação entre o físico e a cidade. Fonte BBC Brasil.

O físico Ildeu Moreira, presidente da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), disse à BBC News Brasil acreditar que “a vinda dos britânicos em 1919 tenha contribuído para que Sobral desse mais atenção à educação”.

“Mas um motorista de táxi me disse que a maioria das pessoas hoje não sabe nada sobre a expedição.”

Segundo Moreira, é preciso retomar a importância da cidade na história da ciência não só para os próprios moradores, mas também para a comunidade internacional, que atribuiu a confirmação da relatividade geral mais a Eddington, o mais famoso dos cientistas envolvidos, do que à expedição que foi ao Brasil.

Em comemoração aos 100 anos do eclipse, a SBPC está realizando uma exposição no Congresso Nacional, em Brasília, e uma série de eventos gratuitos em Sobral, que terá debates com pesquisadores e astrônomos, o lançamento de um selo especial dos Correios e até uma transmissão simultânea das comemorações na Ilha do Príncipe.

No último mês de março, em preparação para o centenário, a prefeitura de Sobral inaugurou uma estátua de Albert Einstein feita de argila e bronze. Nela, o cientista aparece descontraído, de bermuda, camisa aberta, chinelos de couro e cabelos ao vento.

“Quando colocamos a estátua na praça, alguns jovens encostaram e perguntaram: ‘Quem é esse?’. Disseram que deveríamos ter colocado uma placa com o nome dele, mas achamos que é mais interessante deixar as pessoas pesquisarem”, diz Moreira.

Fonte: BBC Brasil

A Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), em parceria com a Prefeitura de Sobral e o Governo do Estado do Ceará, com o apoio de entidades científicas e acadêmicas, incluíndo a SBF, promove o “Encontro Internacional do Centenário do Eclipse de Sobral (1919-2019)”,  de 28 a 30 de maio, em Sobral, com palestras, bate-papos, lançamentos de livros e apresentações culturais.

Na programação, conferências e debates sobre “O intrigante mundo da luz”, “Lentes e ondas gravitacionais: novas janelas para o universo”, “Astronomia em atividades de divulgação, educação, desenvolvimento e diplomacia: 100º aniversário da IAU e o Dia Internacional da Luz”. As conferências em inglês terão tradução simultânea.

Fonte: Sociedade Brasileira de Física

A Câmara dos Deputados abriu ontem (21/05/2019) uma grande e bonita exposição de fotos e documentos sobre o Eclipse de Sobral. Por lá passam milhares de pessoas por dia. Ela foi organizada pela Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência – SBPC .

Este mês, o Museu de Astronomia e Ciências Afins (MAST) inaugura a exposição O Eclipse – Einstein, Sobral e o GPS, que marca os 100 anos do Eclipse de Sobral. Como parte das celebrações, a Casa da Moeda do Brasile o Clube da Medalha lançam no dia 1 de junho uma Medalha Comemorativa em homenagem à equipe brasileira que organizou a expedição para as observações do fenômeno que confirmaram a Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, e modificaram de forma tão profunda o modo de enxergar o Universo.

Medalha comemorativa dos 100 anos do Eclipse de Sobral Fonte: http://www.mast.br/pt-br/ultimas-noticias/lancamento-da-medalha-comemorativa-do-eclipse-de-sobral.html

Encontro Internacional Centenário do Eclipse de Sobral.

Cristiane Tavolaro

Sou física, professora e pesquisadora do departamento de física da PUC-SP. Trabalho com Ensino de Física, atuando principalmente em ensino de física moderna, ótica física, acústica e novas tecnologias para o ensino de física. Sou membro fundadora do GoPEF - Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC-SP e co-autora do livro paradidático Física Moderna Experimental, editado pela Manole.

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