Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-15. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:26Z : No. of bitstreams: 1 000864586.pdf: 3318763 bytes, checksum: 1aae1966dc41e12f7687a6926775e1d9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho estudaremos a dinâmica de rotação de exoplanetas perturbados pela presença de um terceiro corpo. Será dada ênfase em aplicações a exoplanetas com parâmetros físicos (e.g. raio e massa) compatíveis com uma constituição do tipo terrestre (e.g. rochosos). Numa primeira etapa a rotação do exoplaneta é perturbada apenas pelo torque da estrela central. Em seguida, o modelo é estendido para incluir a influência gravitacional de um companheiro. Exploraremos numericamente os problemas utilizando as técnicas de superfície de seção, a análise espectral e mapas dinâmicos para diferentes condições iniciais. Mostramos que, dependendo das condições iniciais e parâmetros do sistema planetário, a rotação do planeta pode ser irregular devido à perturbação do terceiro corpo. Em particular, a Super-Terra Kepler-11b pode ter seu regime de rotação na ressonância spin-órbita 1 : 1, estável no domínio no problema de dois corpos, altamente perturbada pelo planeta Kepler-11c devido à configuração orbital de ambos estarem relacionadas com uma ressonância 5 : 4 de movimentos médios. Também faremos uma introdução ao estudo dos efeitos dissipativos na rotação de exoplanetas induzidos por maré para os planetas Kepler-10b e Corot-7b. E por fim calcularemos a probabilidade de captura na ressonância spin-órbita 3 : 2 para o planeta Mercúrio / In this work we study the dynamics rotation of exoplanets disturbed by a third body. Emphasis will be placed on exoplanets with physical parameters (e.g. radius and mass) consistent with Earth's. In the first step the rotation of the exoplanet is disturbed only by the torque of the central star. Then the model is extended to include the gravitational influence of a companion. We numerically explore the problem using surface of sections, spectral analysis and dynamic maps for several initial conditions. We show that, depending on the initial conditions and parameters of the planetary system, the planet's rotation can be irregular due to the disturbance of the third body. In particular, the Super-Earth Kepler-11b can have its rotation in 1 : 1 spin-orbit resonance, stable in the problem of two bodies, highly disturbed by the planet Kepler- 11c due to orbital configuration close to the 5 : 4 mean motion resonance. We will also show an introduction of dissipative effects in the exoplanet's rotation induced by tides, applied to the planets Kepler-10b and Corot-7b. Finally we calculate the capture probability in the spin-orbit resonance 3 : 2 to Mercury / FAPESP: 2012/21611-5 / FAPESP: 2014/11163-0

Orientador: Nelson Callegari Júnior / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Marta Cilene Gadotti / Resumo: O objetivo principal deste trabalho é mostrar a importância da Teoria da Transformada de Fourier Discreta como ferramenta nas análises de dados obtidos de simulações numéricas com modelos de Sistemas Dinâmicos em Mecânica Celeste. Mostraremos as principais motivações e justi cativas presentes no desenvolvimento das Transformada de Fourier contínua, discreta, e de algoritmos computacionais para Fast Fourier Transform. Esse desenvolvimento será aplicado na dinâmica de rotação de satélites naturais / Abstract: The main objective of this work is to show the importance of Discrete Fourier Transformation as a tool in the analyses of data obtained from numerical simulations of Dynamical Systems models in Celestial Mechanics. We will show the main motivations and justi- cations presented in development of continuous and discrete Fourier Transform, and computational algorithms to Fast Fourier Transform. We will apply these theoretical development in dynamics of rotation of naturals satellites / Mestre

Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-02-17T12:13:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2441969 bytes, checksum: 9699eac0d4fa5790fc6845682de674e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T12:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2441969 bytes, checksum: 9699eac0d4fa5790fc6845682de674e8 (MD5) Previous issue date: 2005-07-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Brasil / No presente trabalho estudamos as órbitas de partículas testes simuladas em torno dos “pontos eqüilaterais estáveis L 4 ” dos quatro maiores planetas do Sistema Solar. O método do expoente de Hurst foi aplicado para caracterizar os processos difusivos presentes nestas regiões. A técnica de Cordeiro e Mendes (2005) foi utilizada para o cálculo dos expoentes de Hurst. Os resultados obtidos são comparados com os resultados de Holman e Wisdom (1993) para o cálculo do tempo de encontros próximos e com os resultados de Nesvorný e Dones (2002) para o cálculo do expoente de Lyapunov. / In this work we study the orbits of test particles simulating small bodies in Solar System close to the stable equilibria, L 4 , of the exterior planets. For this purpose we use the exponent H to characterize the diffusive processes in these regions. The method of Cordeiro and Mendes (2005) was adopted for the calculations of the Hurst exponents and the results were confronted with the results of Holman and Wisdom (1993), for the time of close encounters, and with the results of Nersvorný and Dones (2002), for the values of the Lyapunov exponents.

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-18Bitstream added on 2015-05-14T16:59:34Z : No. of bitstreams: 1 000829551.pdf: 3997285 bytes, checksum: 099e685288a956b7bfb783c39c93305e (MD5) / O objetivo principal deste trabalho é mostrar a importância da Teoria da Transformada de Fourier Discreta como ferramenta nas análises de dados obtidos de simulações numéricas com modelos de Sistemas Dinâmicos em Mecânica Celeste. Mostraremos as principais motivações e justi cativas presentes no desenvolvimento das Transformada de Fourier contínua, discreta, e de algoritmos computacionais para Fast Fourier Transform. Esse desenvolvimento será aplicado na dinâmica de rotação de satélites naturais / The main objective of this work is to show the importance of Discrete Fourier Transformation as a tool in the analyses of data obtained from numerical simulations of Dynamical Systems models in Celestial Mechanics. We will show the main motivations and justi- cations presented in development of continuous and discrete Fourier Transform, and computational algorithms to Fast Fourier Transform. We will apply these theoretical development in dynamics of rotation of naturals satellites

Resumo: Neste trabalho de tese exploramos a sugestão de Barge e Sommeria (1995) de captura de partículas em vórtices anticiclônicos que se formam devido a instabilidades na nebulosa proto-planetária. O problema dinâmico foi estudado através de simulações de um disco kepleriano bidimensional e incompressível. Examinamos o processo de concentração de partículas dentro de grandes vórtices através das equações do movimento para partículas individuais (com tamanho de 50 cm e 2,12 m) submetidas à gravidade solar e ao arrasto do gás nebular. Os vórtices levam à captura de um grande número de partículas. Mostramos que a eficácia das capturas não depende somente do valor do arrasto gasoso e da elongação do vórtice mas também do modelo do disco proto-planetário escolhido. Um achado muito importante nesse trabalho de tese pode começar a responder à questão sobre a formação planetária: colapso gravitacional ou coagulação? Quando incluímos a auto-gravidade, os resultados que obtivemos mostram que a acumulação das partículas dentro do vórtice é bem mais rápida. É um ponto muito importante na formação dos núcleos planetários até hoje bastante discutido. De fato, a formação dos núcleos planetários dos planetas gigantes precisa da acumulação de material maior que 1MÅ em muito pouco tempo para que o colapso ocorra antes do efeito gravitacional dentro do vórtice começar a expulsar os planetesimais A auto-gravidade até então bastante negligenciada por muitos autores pode ser uma ferramenta essencial a ser incluída no modelo de formação planetária para explicar tal fato. Outro resultado interessante que obtivemos foi que o crescimento por auto-sedimentação das partículas com tamanho sub-métrico, não é muito eficiente para formar planetesimais. Parece que os vórtices capturam partículas com um tamanho preferencial para formar planetesimais ou núcleos planetários. / Abstract: In this thesis, we explore the suggestion of Barge & Sommeria (1995) of dust-trapping in anticyclonic vortices forming due to instabilities in the protoplanetary nebula. The dynamical problem is studied through numerical simulations of a two-dimensional incompressible Keplerian disc. We examine the process of particle concentration inside large vortex through a non-collisional N body's code for individual particles (with sizes of 50 cm and 2,12 m) subject to the solar gravity and the nebular gas drag. The vortices tend to capture a large number of particles. We show that the effectiveness of these captures depend not only on the value of the gaseous drag and the elongation of the vortices but also on the model of the protoplanetary disc chosen. A very important finding in this thesis can start to answer the question of the planetary formation: gravitational collapse or coagulation? When we include the self-gravity, the results that we found show that the accumulation of particles inside the vortices is faster. It is a very important point in the formation of planetary embryo until today highly discussed. In fact, the formation of the giant planets embryo need the accumulation of more material than 1MÅ in a very short time such that the collapse occurs before the gravitational effect inside the vortices start to eject the planetesimals. Self-gravity, until now neglected by many authors could be an essential tool to be included in planetary formation model to explain such fact. Another interesting result that we got was that the growth for auto-sedimentation of particles with sub-metric size, is not very efficient to form planetesimal. It seems that vortices capture particles with a preferential size to form planetesimals or planetary cores. / Orientador: Othon Cabo Winter / Coorientador: Masayoshi Tsuchida / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Rodney da Silva Gomes / Banca: Fernando Virgilio Roig / Doutor

Orientador: Tadashi Yokoyama / Banca: Rodney da Silva Gomes / Banca: Nelson Callegari Junior / Resumo: Segundo Tsiganis et al (2005), no modelo de Nice os satélites regulares dos planetas gigantes seriam imunes aos efeitos da migraçãao sendo que os irregulares em geral seriam ejetados. Uma demonstraçãao clara e os cálculos que levam a isso, não são conhecidos. Neste trabalho estudaremos este problema, em especial para os casos dos sistemas de Urano e Saturno. Usamos o código de Gomes et al (2005) e tal com em Yokoyama et al (2008), o efeito do Sol e do achatamento do planeta será tomado, incluindo agora o disco planetesimal e a interação mútua dos satélites regulares. Os encontros próximos entre os satélites e planetesimais são tratados tal como em Nogueira (2008). Investigamos a possibilidade de existência de uma distância limite tal que satélites interiores a este limite resistam às instabilidades da migração. Neste sentido observa-se que Oberon e Titan, em geral, são os mais distantes (últimos) satélites que resistem á migração. Assim, em geral os objetos irregulares não resistem à migração. Por outro lado, as simulações mostram que embora os atuais satélites regulares sejam de fato primordiais, eventualmente podem ocorrer significativas instabilidades nesta região, que poderiam causar ejeção de algum satélite regular. Como resultado natural dos vários encontros, algumas capturas de satélites irregulares ocorrem. Neste sentido, um breve estudo de satélites capturados é mostrado / Abstract: According to Tsiganis et al (2005), in the Nice model, the regular satellites of the giant planets would be immune under the effects of the migration while the irregular ones would be ejected. A clear demonstration and the simulations showing that are not known. In this work we study this problem, in special for the cases of Uranus' and Saturn's systems. We use Gomes' code (GOMES et al,2005) and as in Yokoyama et al(2008), the effect of the Sun and of the oblateness of the planet are taken, but now including the planetesimal disk and the mutual interaction of the regular satellites. The close encounters between the satellites and the planetesimals are taken as in Nogueira (2008). We investigate the possibility of the existence of a limit distance such that satellites within this limit, resist the instabilities of the migration. In this sense we observe that, in general, Oberon and Titan are the outermost (last) that resist to the migration. Therefore, in general the irregular objects do not resist the migration. On the other hand, the simulations also show that although the current regular satellites are indeed primordial, eventually, some significant instabilities can occur in their region, leading to a possible ejection of some regular satellite. As a natural result of the several encounters, some captures of the irregular satellites occur. In this sense, a brief study of the captured satellites is shown / Mestre

Orientador: Nelson Callegari Junior / Banca: Tatiana Alexandrovna Michtchenko / Banca: Maria Helena Moreira Morais / Resumo: Neste trabalho estudaremos a dinâmica de rotação de exoplanetas perturbados pela presença de um terceiro corpo. Será dada ênfase em aplicações a exoplanetas com parâmetros físicos (e.g. raio e massa) compatíveis com uma constituição do tipo terrestre (e.g. rochosos). Numa primeira etapa a rotação do exoplaneta é perturbada apenas pelo torque da estrela central. Em seguida, o modelo é estendido para incluir a influência gravitacional de um companheiro. Exploraremos numericamente os problemas utilizando as técnicas de superfície de seção, a análise espectral e mapas dinâmicos para diferentes condições iniciais. Mostramos que, dependendo das condições iniciais e parâmetros do sistema planetário, a rotação do planeta pode ser irregular devido à perturbação do terceiro corpo. Em particular, a Super-Terra Kepler-11b pode ter seu regime de rotação na ressonância spin-órbita 1 : 1, estável no domínio no problema de dois corpos, altamente perturbada pelo planeta Kepler-11c devido à configuração orbital de ambos estarem relacionadas com uma ressonância 5 : 4 de movimentos médios. Também faremos uma introdução ao estudo dos efeitos dissipativos na rotação de exoplanetas induzidos por maré para os planetas Kepler-10b e Corot-7b. E por fim calcularemos a probabilidade de captura na ressonância spin-órbita 3 : 2 para o planeta Mercúrio / Abstract: In this work we study the dynamics rotation of exoplanets disturbed by a third body. Emphasis will be placed on exoplanets with physical parameters (e.g. radius and mass) consistent with Earth's. In the first step the rotation of the exoplanet is disturbed only by the torque of the central star. Then the model is extended to include the gravitational influence of a companion. We numerically explore the problem using surface of sections, spectral analysis and dynamic maps for several initial conditions. We show that, depending on the initial conditions and parameters of the planetary system, the planet's rotation can be irregular due to the disturbance of the third body. In particular, the Super-Earth Kepler-11b can have its rotation in 1 : 1 spin-orbit resonance, stable in the problem of two bodies, highly disturbed by the planet Kepler- 11c due to orbital configuration close to the 5 : 4 mean motion resonance. We will also show an introduction of dissipative effects in the exoplanet's rotation induced by tides, applied to the planets Kepler-10b and Corot-7b. Finally we calculate the capture probability in the spin-orbit resonance 3 : 2 to Mercury / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Decanato de Pesquisa e Pós-Graduação, Instituto de Ciências Biológicas, Instituto de Física, Instituto de Química, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-02-27T12:23:45Z No. of bitstreams: 1 2012_DemetriusSantosLeao.pdf: 9617660 bytes, checksum: ee411c64eca6ff4a51b91a577d7ffcef (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2013-02-27T14:03:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_DemetriusSantosLeao.pdf: 9617660 bytes, checksum: ee411c64eca6ff4a51b91a577d7ffcef (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-27T14:03:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_DemetriusSantosLeao.pdf: 9617660 bytes, checksum: ee411c64eca6ff4a51b91a577d7ffcef (MD5) / Este trabalho apresenta os resultados da utilização de um material didático chamado mini-planetário (MP) para ensino de uma diversidade de conhecimentos relacionados ao movimento aparente das estrelas. Utilizando como bases a pedagogia dialógica de Paulo Freire, a epistemologia de Gaston Bachelard e os pressupostos cognitivos da Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, foi desenvolvida uma intervenção, na disciplina de Física, junto a um grupo de estudantes do Primeiro Ano do Ensino Médio de uma escola da rede particular do Distrito Federal, na qual esses estudantes tiveram aulas de Astronomia em que foi realizada a montagem e utilização desse recurso instrucional para uma sessão de planetário no interior de uma pequena tenda escurecida. Os resultados do Teste Posterior e da Avaliação da Metodologia, submetidos a uma análise de conteúdo, indicaram que esses alunos apresentaram um enriquecimento conceitual em Astronomia, além deles demonstrarem expressiva empolgação com o projeto, no qual foi mencionado a interatividade das aulas e a sessão de planetário como os fatores que mais agradaram nessa proposta. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper presents the results of the use of a courseware called mini-planetarium (MP) for teaching a variety of skills related to the apparent movement of the stars. Using as bases dialogical pedagogy of Paulo Freire, the epistemology of Gaston Bachelard and assumptions Cognitive Theory of Meaningful Learning of David Ausubel, an intervention was developed in the discipline of physics, with a group of students of the First Year of High School a private school in the Federal District, in which these students had classes of Astronomy, which underwent assembly and use of instructional resources for a planetarium show inside a small tent darkened. Test Results and Subsequent Evaluation Methodology, submitted to a content analysis showed that these students presented a conceptual enrichment in Astronomy, beyond them demonstrate significant excitement about the project, which was mentioned in the interactive lessons and planetarium show as the factors that most pleased that proposal.

Este trabalho aplica métodos teóricos e numéricos no estudo de dinâmicas de captura e escape no problema restrito circular plano dos três corpos (PRCP3C). Investiga-se sob que condições seria possível provar que o PRCP3C deixa invariante um conjunto de Cantor no qual sua dinâmica é topologicamente conjugada ao shift de infinitos símbolos. Esse resultado seria suficiente para mostrar a existência de órbitas de captura e escape globais no PRCP3C. No contexto de missões espaciais, faz-se um estudo numérico da topologia de conjuntos conhecidos como fronteiras de estabilidade fraca para melhorar a performance das transferências de baixa energia em termos de consumo de combustível. Os resultados do estudo são usados como ponto de partida para obtenção de trajetórias de baixa energia Terra-Lua usando o modelo do problema bicircular.

This thesis consists of an extensive study of the Weak Stability Boundary (WSB) concept in low-energy Earth-to-Moon mission design within the mathematical structure provided by the Planar Circular Restricted Three-Body Problem (PCR3BP). By employing the patched three-body approach to approximate the Sun-Earth-Moon-spacecraft system, we examine and characterize the construction of Earth-to-Moon transfer orbits. Then, we focus on the final portion of the transfer trajectories, investigating the WSB algorithmic definition proposed by E. Belbruno. We perform a dynamical characterization of the WSB associated sets generated in the lunar sphere of influence by two implementations of this algorithmic definition, namely, considering the Moon as a punctual mass and as a body with finite radius. In addition, the associated sets are analysed according to relevant criteria established on three-body problem elements in order to clarify their possible applicability in external and internal transfers and to verify the consistency of the algorithmic construction procedure. Finally, we extract the boundary of stability and investigate the structure of the boundary set by characterizing specific stable-unstable transitions. This study identifies various vulnerable aspects of the algorithmic definition concerning the adequate detection of stability regions for ballistic lunar capture, and indicates required corrections to the algorithmic construction.