A evolução do relógio Solar

Provavelmente os humanos começaram a medir a passagem do tempo observando o movimento dos astros no céu. E foi usando a luz do Sol e o seu deslocamento que foi concebido o primeiro relógio. O relógio solar dos egípcios é o primeiro registro de um dispositivo para medir o tempo de modo mais preciso. No entanto, tal relógio tem uma série de limitações, incluindo a necessidade da luz solar.

A clepsidra é talvez o mais antigo instrumento de medição de tempo na ausência de Sol. Tal dispositivo utiliza a água e foi um dos primeiros sistemas criados pela humanidade para medir o tempo. O seu princípio básico de funcionamento é o mesmo da ampulheta de areia.

Foi somente no século XIII que surgiram os primeiros relógios mecânicos. Usando pêndulos ou molas e um intrincado sistema de engrenagens tais relógios conseguiram registrar a passagem do tempo com razoável precisão.

O grande passo para aumentar a precisão da medição de tempo foi dado pelo relógio de quartzo. Nesse relógios as engrenagens são reguladas por um minúsculo cristal de quartzo ao invés de um pêndulo oscilante. Isso se deve a uma propriedade do quartzo que consiste em gerar eletricidade caso seja comprimido. O cristal de quartzo é formado por átomos de silício e oxigênio (SiO2) dispostos em uma estrutura quase hexagonal. Quando tal estrutura é tensionada ou comprimida os átomos de silício (positivos) e de oxigênio (negativos) são deslocados e a distância entre as cargas positivas e negativas se altera, criando um potencial elétrico e um subsequente fluxo de corrente elétrica. O efeito inverso também é verdadeiro. Ou seja, se aplicarmos uma corrente elétrica através do cristal de quartzo ele irá se esticar, se contrair e vibrar. O cristal de quartzo vibra em uma frequência de exatamente 32.768 vezes por segundo. A partir dessa vibração regular um microprocessador gera um impulso por segundo, que é transmitido a um motor conectado às engrenagens que giram o ponteiro dos segundos.

Um relógio de quartzo não marca o tempo com absoluta precisão porque a frequência de sua vibração sofre discretas variações em diferentes temperaturas e pressões. A elevada precisão da medida de tempo só foi atingida com o relógio atômico. Nesse relógio a "vibração" provém de um átomo energizado e o erro pode ser de apenas 1 segundo a cada 100 milhões de anos. No relógio atômico de césio, o átomo é exposto a ondas de rádio e o seu elétron mais externo pode oscilar entre dois estados de energia diferentes (níveis hiperfinos), emitindo pulsos a uma frequência de exatamente 9.192.631.770 Hz. Assim, desde 1967 a definição oficial de "um segundo" pelo Sistema Internacional de Unidades é de 9.192.631.770 ciclos de radiação que faz um átomo de Césio vibrar entre dois estados de energia.

REFERÊNCIAS

https://uk.mondaine.com/blogs/news/how-does-a-quartz-watch-work?fbclid=IwAR3S16WdAj4XWu762Jge9IJBVdQd_DET0NOsvlQQFDACIPEJ2khcqyd1wCc#:~:text=A%20Quartz%20watch%20works%20as,vibrations%20into%20one%20electric%20pulse

https://museum.seiko.co.jp/en/knowledge/MechanicalTimepieces01/?fbclid=IwAR0o5hmfW8Gkj8bJFZJzj0SiswhfUj3SZfPHC934MGIOww5KIpVX_bfwu1c#:~:text=The%20world's%20first%20mechanical%20clocks,the%20time%20by%20striking%20bells

https://www.circuitbread.com/ee-faq/what-is-piezoelectricity?fbclid=IwAR3eJxcRp-p_q8I1g-xq7an49nuY8P7b0CbvyC6AWuN0eZG_tZipfbFC3Tg

https://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html?fbclid=IwAR3oeMHxx_RU1FcwSMa_HRt7-kB9htvS8fVKAz3Aa7XkXAV2822TPDqZswc

https://www.livescience.com/32660-how-does-an-atomic-clock-work.html?fbclid=IwAR3EQFjZbOs_56ib6kyq-3Qmtjyu3l4GOFjOo4VdOG733MZUSxiOi9A7ljs

https://www.timeanddate.com/time/how-do-atomic-clocks-work.html?fbclid=IwAR1ZUqoiMEvRF548kvcOor9H8f9LFH7Y7oOHqsEDNFXbPMHCNgEL-2X-v90

https://www.scientificamerican.com/article/how-does-one-arrive-at-th/?fbclid=IwAR3qOVSEqUFvsAmhshB0dblauVef_2ejX_HK_lMmY_SFgoyLnoHMPMDrROY

O motor a combustão

Se colocarmos uma pequena quantidade de combustível em um recipiente fechado e acendê-lo, irá ocorrer uma explosão. Ou seja, uma grande quantidade de energia é liberada na forma de gás em expansão. O motor de um automóvel aproveita desse fenômeno para gerar o movimento em suas rodas.

Os motores têm pistões que se movem para cima e para baixo dentro de tubos de metal chamados cilindros. O que move os pistões são, justamente, milhares de pequenas explosões controladas que ocorrem a cada minuto. Um sistema de válvulas possibilita a entrada de vapor de combustível e oxigênio no interior do cilindro. Uma descarga elétrica (produzida pela vela) é responsável pela mini explosão que empurra o pistão para baixo no cilindro.

Para converter o combustível em movimento, quase todos os carros usam um ciclo de combustão de quatro tempos: admissão, compressão, combustão e escape - ver figura.

Os pistões, quando se movem para cima e para baixo, fazem girar um eixo de manivelas chamado virabrequim. O virabrequim leva a energia mecânica até o sistema de transmissão. O sistema de transmissão é um conjunto de engrenagens, polias e eixos que levam a energia do motor até as rodas, fazendo-as girar.

O motor a combustão foi uma importante invenção e ainda move a maioria dos automóveis do planeta, mas produz poluentes como o CO2, que contribui para o aquecimento global. A propulsão elétrica é uma alternativa viável, basta bom senso para que seja ampliada.

Wolfgang Pauli

Wolfgang Pauli é conhecido principalmente por três razões: o Princípio da Exclusão, a teorização do Neutrino (que foi observado experimentalmente apenas em 1956) e o Efeito Pauli.

É bem sabido que os físicos teóricos não conseguem lidar com equipamentos experimentais. Pauli era um físico teórico tão bom que assim que ele atravessou o limiar de um laboratório algo quebrou. Dado este dom particular, o mau funcionamento do equipamento na presença de físicos teóricos foi realmente chamado de "efeito Pauli". Uma vez, no laboratório do Professor Franck em Gotinga, aconteceu algo que não parecia inicialmente ligado à presença de Pauli. No início da tarde, sem nenhuma explicação aparente, um dispositivo complexo para o estudo de fenômenos atômicos quebrou. Franck escreveu divertidamente para Pauli para rirmos juntos sobre o efeito que leva o seu nome. Poucos dias depois, Franck soube que Pauli tinha ido visitar Bohr em Copenhaga e que, no momento do acidente no laboratório, o seu trem parou em Gotinga.

Não é coincidência que o físico experimental Otto Stern estava discutindo com Pauli, que era seu colega em Hamburgo, apenas através da porta do seu próprio laboratório, que estava estritamente fechado.

Créditos foto servidor de documentos CERN

The Dark Matter

"Dark matter is an elusive type of matter that does not emit, absorb or reflect light and is thus impossible to detect using conventional techniques employed in particle physics. In recent years, groups of physicists worldwide have been trying to observe this matter indirectly using advanced detectors and equipment, by detecting signals other than electromagnetic radiation that could be linked to its activity or interactions with other matter.

Researchers at Tokyo Metropolitan University, PhotoCross Co. Ltd, Kyoto Sangyo University and other collaborating institutions recently released the findings of the first search for dark matter that relied on data collected by WINERED, a near-infrared and high-dispersion spectrograph mounted on a large telescope in Chile.

Their paper, published in Physical Review Letters, sets the most stringent constraints to date on the lifetime of dark matter particles with masses between 1.8 and 2.7 eV."

Notes:

Dark matter, an elusive substance that doesn't emit, absorb, or reflect light, has puzzled scientists for nearly a century. To uncover its secrets, researchers have employed advanced instruments like the WINERED spectrograph, mounted on the 6.5-meter Magellan Clay Telescope in Chile. This high-resolution device allows scientists to detect faint signals that might indicate dark matter's presence.

In a recent study, a team led by Associate Professor Wen Yin from Tokyo Metropolitan University focused on two dwarf spheroidal galaxies, Leo V and Tucana II, which are believed to be rich in dark matter. By observing these galaxies using WINERED, they aimed to detect specific infrared light that could result from the decay of dark matter particles known as axion-like particles (ALPs). These particles are theorized to decay into photons, producing a narrow spectral line in the infrared range. 

The researchers employed a technique called "nodding," alternating observations between the target galaxy and blank sky regions. This method effectively subtracts background noise, enhancing the detection of potential dark matter signals. Despite not observing definitive signals of dark matter decay, the team established some of the most stringent constraints to date on the lifetime of dark matter particles within the mass range of 1.8–2.7 electron volts. 

These findings not only refine existing theoretical models but also demonstrate the potential of high-resolution infrared spectroscopy in the ongoing search for dark matter. The study highlights how cutting-edge technology can bring scientists closer to understanding one of the universe's greatest.

A caminho do tudo – Parte X (Versão 2026)

 A REVOLUÇÃO COPERNICANA

Tycho Brahe: Apenas um GRANDE observador 

Amigos da série a caminho do tudo, já conhecemos : Tales de Mileto, Empédocles, Demócrito, Euclides, Arquimedes, Aristóteles, Copérnico e chegou a hora do grande observador.

O próximo passo a desafiar a cosmologia medieval veio de um herói Dinamarquês chamado Tycho Brahe. Como Galileu, é lembrado na História pelo seu primeiro nome, sendo nascido na cidade de Scania três anos após a publicação do livro revolucionário de Copérnico. Suas contribuições à ciência só ficam devendo aos “causos” particulares de sua vida. Quando jovem numa peleja, digo duelo com seu amigo, teve um pedaço de seu nariz decepado, deixando um buraco bem feio coberto por uma prótese de metal pelo resto de sua vida. Quando tinha que tratar do ferimento passando um tipo de ungüento, precisava remover a prótese e era motivo de riso e piadas. Um que não gostava muito dele dizia que Tycho via muitas estrelas através dos orifícios triplos do nariz, sacanagem.

Quando jovem, testemunhou uma serie de fenômenos que o deixaram fascinado. O primeiro foi um eclipse solar. O que aguçou sua curiosidade foi o fato dos astrônomos preverem tal acontecimento com meses ou até anos de antecedência; ele queria saber daquilo. Mais tarde quando estudava na Alemanha, ele testemunhou o emparelhamento de Júpiter e Saturno, uma notável reunião celeste que só aparece a cada 20 anos, parece a seleção do Uruguai na copa da África. Ele notou que as tabelas publicadas se baseadas no modelo de Ptolomeu ou de Copérnico, eram grosseiramente imprecisas; o tempo dado para maior aproximação dos planetas estava defasado em vários dias e enxergou neste momento a sua verdadeira vocação, ele iria dedicar o resto de sua vida para fazer observações o mais corretas possíveis dos corpos celestes, tremendo.

Um evento ainda mais espetacular iluminou os céus em novembro de 1572, quando uma estrela nova apareceu no céu de Cassiopéia e ele descreveu o fenômeno que iria lhe trazer a glória em seu livro De Stella Nova ( Sobre uma nova estrela ).

Notei que uma nova e inusitada estrela, superando em brilho todas as outras estrelas, reluzia quase diretamente acima da minha cabeça. E como eu sempre conheci quase perfeitamente, desde criança todas as estrelas do firmamento... ficou evidente para mim que nunca houvera nenhuma estrela naquele lugar no céu, nem mesmo a menor, para não falar de uma estrela tão brilhante como essa.

Brilhante observação, pois a cosmologia estabelecida naquele tempo proibia qualquer mudança no céu estrelado sendo que qualquer objeto novo era assumido como fenômeno atmosférico localizado abaixo da esfera da lua. Entretanto se a nova estrela estivesse tão perto da Terra, ela deveria demonstrar sua posição relativa ao fundo das estrelas, ou seja, deveria mudar de posição no decurso da noite, conforme a rotação da Terra, fato que não ocorreu.

Concluo, escreveu ele, que esta estrela não é nenhum tipo de cometa ou meteoro incandescente...mas uma estrela brilhando no próprio firmamento, uma estrela nunca vista em nosso tempo, ou em nenhum tempo desde o começo do mundo, BRILHANTE, enfim a glória.

A observação da nova estrela desferiu um golpe fulminante contra a ordem cosmológica estabelecida. Aqueles que deveriam se ater ao universo se Aristóteles e Ptolomeu podem ter desprezado o modelo Copernicano por uma conveniência matemática mais não havia como escapar da supernova de Tycho vista por observadores dos céus em toda Europa e agora comprovadamente pertencendo ao firmamento “imutável” .
A observação tornou Tycho famoso, um astro da época. Tão famoso que o rei da Dinamarca, Frederick II, ofereceu sua própria ilha onde então Tycho poderia realizar seu sonho de mapear o céu. Nos anos seguintes Tycho transformou a ilha de Ven no principal centro europeu de estudos astronômicos e em pouco tempo já estava observando o sol, a lua, as estrelas e os planetas, Ele inventou novas ferramentas para a astronomia e compartilhou as descobertas com o mundo.

Tycho passou 21 anos de sua vida em Ven e em 1599 aceitou uma nova posição em Praga onde entrou em declínio. No final de sua carreira propôs um novo modelo do sistema solar, algo como meio termo entre Ptolomeu e Copérnico.

>Observe um detalhe, quem olha para o céu é Kepler e não Tycho. Intigrante não?

Nessa época ouviu falar de um jovem cientista alemão Johannes Kepler, que estava construído uma reputação em matemática e astronomia o que convidou para juntar-se a ele em Praga, pelo que esta amizade só durou um ano, logo, foi breve o tempo que passaram juntos.


A história peculiar e trágica da morte de Tycho se deu por uma infecção urinaria; conta-se que foi convidado para um jantar e percebeu que precisava ir ao banheiro mais para não contrariar seu anfitrião segurou a urina por mais tempo do que estava acostumado. Se preocupou mais com a etiqueta do que com sua saúde. Quando a festa terminou já era tarde demais; Tycho morreu de complicações onze dias depois, triste fim. Seu legado continuou com Kepler que escreveu três leis que regem o movimento dos planetas e até hoje tem seu reconhecimento. Como dissemos no início do post, apenas um GRANDE observador; um abraço e nos acompanhe no penúltimo episodio da temporada: Johannes Kepler e a harmonias dos céus.