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AN02FREV001/REV 4.0 37 PROGRAMA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA A DISTÂNCIA Portal Educação CURSO DE ASTRONOMIA Aluno: EaD - Educação a Distância Portal Educação AN02FREV001/REV 4.0 38 CURSO DE ASTRONOMIA MÓDULO II Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para este Programa de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização ou distribuição do mesmo sem a autorização expressa do Portal Educação. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas. AN02FREV001/REV 4.0 39 MÓDULO II 2 IDENTIFICANDO O CÉU 2.1 LINHAS E PONTOS IMAGINÁRIOS 2.1.1 Equador celeste Para acharmos as coordenadas de um astro, fazemos conforme explicado a seguir. 1) Pelo sistema horizontal – trace uma esfera que passe pelo Zênite do observador. FIGURA 30 - COORDENADAS: ALTURA E AZIMUTE Observador olhando diretamente a estrela. FONTE: Disponível em: <http://equadorceleste.blogspot.com.br/>. Acesso em: 14 maio 2013, 12:00:00. AN02FREV001/REV 4.0 40 FIGURA 31 - COORDENADAS FONTE: Disponível em: <http://equadorceleste.blogspot.com.br/>. Acesso em: 12 maio 2013, 12:00:00. Zênite: linha imaginária vertical. Nadir: Linha de sentido oposto ao zênite. Altura ou altitude: vai de 00 a 900. É sempre um ângulo. Azimute ou ângulo azimutal: linha que inicia no ponto cardeal Norte (00) sentido Norte para o Leste. 2) Pelo sistema equatorial – trace um semi circulo na esfera celeste: passe pelos polos e pelos astros. Curiosidades: O Leste tem ângulo de 900, o Sul tem ângulo de 1800, o Norte tem ângulo de 3600 – que é a mesma posição do 00.. Usamos como referencial o observador no ponto desenhado. Se a pessoa mudar de lugar, as posições mudam. AN02FREV001/REV 4.0 41 FIGURA 32 - EQUATORIAL FONTE: Disponível em: <http://equadorceleste.blogspot.com.br/>. Acesso em: 12 maio 2013, 12:00:00. 2.1.2 Declinação QUADRO 2 - DECLINAÇÃO Declinação Ângulo do equador celeste até o astro. Símbolo: Abreviatura: Dec. 1ª coordenada 2ª coordenada: é o ângulo iniciado entre o referencial e o meridiano do astro. FONTE: Próprio autor. AN02FREV001/REV 4.0 42 FIGURA 33 - EQUATORIAL FONTE: Disponível em: <http://equadorceleste.blogspot.com.br/>. Acesso em: 12 maio 2013, 12:00:00. FIGURA 34 - SISTEMA EQUATORIAL FONTE: Disponível em: <http://equadorceleste.blogspot.com.br/>. Acesso em: 12 maio 2013, 12:00:00. Curiosidades: O movimento aparente do Sol pode ser usado como referência. A curva descrita pela trajetória do Sol é denominada eclíptica. AN02FREV001/REV 4.0 43 2.2 ARISTÓTELES FIGURA 35 - ARISTÓTELES FONTE: Disponível em: <http://vidraguas.com.br/wordpress/2011/02/01/pensando-a-poesia-com- aristoteles/>. Acesso em: 12 maio 2013, 02:00:00. Filósofo e cientista grego (384-322 a.C). Acreditava que o universo era esférico e finito. Segundo ele, o céu movia-se de forma circular. 2.3 PITÁGORAS FIGURA 36 - PITÁGORAS FONTE: Disponível em: <http://www.dightonrock.com/basic_principals_of_investigatin.htm>. Acesso em: 14 maio 2013, 04:00:00. AN02FREV001/REV 4.0 44 Pitágoras era um filósofo e matemático grego que nasceu em 571 a.C. e morreu em 496 a.C. Acreditava que a Terra e o universo tinham forma esférica. O Sol, a Lua e os planetas tinham movimento de translação e de rotação. Desenvolveu um Sistema Astronômico – a Terra girava em torno de um fogo central. 2.4 GALILEU FIGURA 37 - GALILEU GALILEI (1564-1642) FONTE: Disponível em: <http://umpoucomaisdeazul.tumblr.com/>. Acesso em: 12 maio 2013, 04:00:00. Acreditava que a Terra não era o centro do universo e sim o Sol. Foi julgado pela Santa Inquisição. Foi obrigado a se retratar e dizer que o Sol não era o centro do universo e sim a Terra. AN02FREV001/REV 4.0 45 2.5 KEPLER FIGURA 38 - KEPLER (1571-1630) FONTE: Disponível em: <http://astronomy-universo.blogspot.com.br/2010/05/johannes-kepler.html>. Acesso em: 13 maio 2013, 05:00:00. Filósofo alemão que descobriu por meio de estudos que um planeta terá maior velocidade ao se aproximar do sol. Formulou a sentença que mostra que o Sol exerce uma força que diminui de forma inversamente proporcional à distância e empurra os planetas ao redor de suas órbitas. Frase de Kepler: “Um planeta percorre áreas iguais a uma elipse durante intervalos iguais de tempo.” Lei de Kepler: “A relação do cubo da distância média de um planeta ao sol e o quadrado do período da revolução do planeta é uma constante e é a mesma para todos os planetas.” AN02FREV001/REV 4.0 46 2.6 CIÊNCIA E CIENTISTA Ciência deriva do latim scientia (conhecimento). Cientista é a pessoa que se dedica à ciência. Ciência é uma atividade humana dinâmica que gera descobertas. A alavancagem da ciência foi na Grécia no terceiro e quarto séculos a.C. Cientista, s.m. Pessoa que cultiva particularmente alguma ciência; especialista numa ciência, ou em ciências. Ciência, s.f. Conjunto de conhecimentos socialmente adquiridos ou produzidos, historicamente acumulados, dotados de universalidade e objetividade que permitem sua transmissão, e estruturados com métodos, teorias e linguagens próprias, que visam compreender e, poss., orientar a natureza e as atividades humanas (FERREIRA, 1986). 2.6.1 A visão comum de ciência Conforme Silvio Seno Chibeni escreveu em O Que É Ciência? Constitui crença generalizada que o conhecimento fornecido pela ciência distingue-se por um grau de certeza alto, desfrutando assim de uma posição privilegiada com relação aos demais tipos de conhecimento (o do homem comum, por exemplo). Teorias, métodos, técnicas, produtos, contam com aprovação geral quando considerados científicos. A autoridade da ciência é evocada amplamente. Indústrias, por exemplo, frequentemente rotulam de “científicos” processos por meio dos quais fabricam seus produtos, bem como os testes aos quais os submetem. Atividades várias de pesquisa nascentes se autoqualificam “científicas”, buscando afirmar-se: ciências sociais, ciência política, ciência agrária, etc. Essa atitude de veneração frente à ciência deve-se, em grande parte, ao extraordinário sucesso prático alcançado pela física, pela química e pela biologia, principalmente. Assume-se, implícita ou explicitamente, que por detrás desse sucesso existe um “método” especial, uma “receita” que, quando seguida, redunda em conhecimento certo, seguro. A questão do “método científico” tem constituído uma das principais preocupações dos filósofos, desde que a ciência ingressou em uma nova era (ou nasceu, como preferem alguns), no século XVII. Formou-se em torno dela e de outras questões correlacionadas um ramo especial da filosofia, a filosofia da ciência. Investigações pioneiras sobre o “método científico” foram conduzidas por Francis Bacon (1561-1626). Secundadas no século XVII por declarações de eminentes cientistas, como Galileo, AN02FREV001/REV 4.0 47 Newton, Boyle, e, no século seguinte, pelos Enciclopedistas, suas teses passaram a gozar de ampla aceitação até nossos dias, não tanto entre os filósofos, mas principalmente entre os cientistas, que até hoje muitas vezes afirmam seguir o método baconiano em suas pesquisas. Isso é singular, visto que os estudos recentes em história da ciência vêm revelando que os métodos efetivamente empregados pelos grandes construtores tanto da ciência clássicaquanto da moderna têm pouca conexão com as prescrições do filósofo inglês. De forma simplificada, podemos identificar nas múltiplas variantes dessa visão da atividade científica e da natureza da ciência a que chamaremos visão comum da ciência algumas pressuposições centrais: a) A ciência começa por observações. Bacon propôs que a etapa inicial da investigação científica deveria consistir na elaboração, com base na experiência, de extensos catálogos de observações neutras dos mais variados fenômenos, aos quais chamou “tábuas de coordenações de exemplos” (Novum Organum, II, 10). Como exemplo, elaborou ele mesmo uma lista de exemplos de corpos quentes, visando a iniciar o estudo científico do calor. Essa tábua é então complementada por duas outras, igualmente de longa extensão, reunindo “casos negativos” (corpos privados de calor) e casos de corpos que possuem uma “disposição” para o calor. b) As observações são neutras. As referidas observações podem e devem ser feitas sem qualquer antecipação especulativa, sem qualquer diretriz teórica. A mente do cientista deve estar limpa de todas as ideias que adquiriu dos seus educadores, dos teólogos, dos filósofos, dos cientistas; ele não deve ter nada em vista, a não ser a observação pura. c) Indução. As leis científicas são extraídas do conjunto das observações por um processo supostamente seguro e objetivo, chamado indução, que consiste na obtenção de proposições gerais (como as leis científicas) a partir de proposições particulares (como os relatos observacionais). Servindo-nos de uma ilustração simples, a lei segundo a qual todo papel é combustível seria, segundo a visão que estamos apresentando, obtida de modo seguro de um certo número de observações de pedaços de papel que se queimam. A lei representa, pois, uma generalização da experiência. O processo inverso, de extração de proposições particulares de uma lei geral, assumida como verdadeira, cai no domínio da lógica, sendo um caso de dedução. Durante a primeira metade do século XX, uma plêiade de eminentes filósofos empreendeu aperfeiçoar aquilo que vimos denominando de concepção comum de ciência, em um sofisticado programa filosófico, conhecido como positivismo lógico. Esse movimento, cujo núcleo original formou-se em torno do chamado Círculo de Viena, na década de 1920, exerceu uma influência marcante sobre a comunidade científica, que perdura até nossos dias, não obstante críticas severas ao positivismo lógico haverem surgido ainda na década de 1930 (SILVIO SENO CHIBENI). Disponível em: <http://www.unicamp.br/~chibeni/textosdidaticos/ciencia.pdf>. Acesso em: 20 ago. 2013, 17:00:00) AN02FREV001/REV 4.0 48 2.7 PERCEPÇÕES E CONTAGEM DO TEMPO FIGURA 39 - O TEMPO FONTE: Disponível em: <http://onorteosrepare.blogspot.com.br/2012/07/perdas-de-tempo.html>. Acesso em: 13 maio 2013, 09:00:00. Desde a Antiguidade, o homem começou a observar o tempo: o envelhecimento das pessoas, o crescimento das plantas, etc. Havia a necessidade de contar o tempo. Os antigos começaram a se orientar pelas estrelas e pelo nascer e pôr do Sol. Com relação ao Sol, observavam o seguinte: a duração do nascer e pôr do sol nunca foram iguais; o tempo sempre foi periódico; este período é conhecido como ano solar ou trópico; ano solar equivale a 365,2422 dias = 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 46,08 segundos. Com relação à Lua, observavam o seguinte: o intervalo de tempo entre duas luas iguais = 29,53059 dias; período da Lua é conhecido como lunação; usamos o calendário com 12 meses = 12 lunações. Durante a história da humanidade foram criados diferentes calendários. O imperador Júlio Cesar adotou um calendário com 365 dias, divididos em 12 meses. AN02FREV001/REV 4.0 49 A cada quatro anos, o ano tem 366 dias. Assim ,o calendário juliano teve o primeiro mês denominado Januarius e o mês Februarius + o dia excedente = ano bissexto. O papa Gregório XIII (1512-1586) resolveu mudar o calendário. Tentou adequar o calendário ao número de dias corretos, mas ainda obteve uma pequena diferença de dias. Então, qual seria a forma correta? Veja a equação: QUADRO 3 - EQUAÇÃO DO CALENDÁRIO Não incluir 1 dia a cada 199 a cada 100 anos 365,2422 dias ≅ 365 + 1/4 – 1/100 + 1/400 – 1/3.300 dias Ano padrão soma de 1 dia a cada 4 anos ano bissexto a cada 400 anos Inclusão de 1 dia a cada 3.300 anos FONTE: Próprio autor. Curiosidades: Septmana = semana = sete manhãs. Os dias da semana foram dedicados aos astros: domingo (Sol), segunda-feira (Lua), terça-feira (Marte), quarta-feira (Mercúrio), quinta-feira (Júpiter), sexta-feira (Vênus), sábado (Saturno). O calendário juliano tem seu início na fundação de Roma (753 a.C) e o gregoriano tem seu início no dia do nascimento de Cristo. O dia (por definição) foi dividido em 24 horas solares. O segundo é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis do estado fundamental do átomo de césio 133 (conforme o Comitê Internacional de Pesos e Medidas). AN02FREV001/REV 4.0 50 2.8 MOBILIDADE DA TERRA Jean Bernard Léon Foucault foi um médico apaixonado pela física. Ele construiu um giroscópio para estudar o movimento da Terra. Comprovou por meio do giroscópio que a Terra tem movimento de rotação. Algumas considerações: O movimento dos astros no céu ocorre de leste para oeste. É considerado um movimento aparente – não são os astros que se movem; a Terra que gira de oeste para leste. Não percebemos a rotação da Terra – a força centrífuga associada a ela é 3% da força de gravidade. Latitude, conforme Hewtt (2002): Latitude é a coordenada geográfica ou geodésica definida na esfera, no elipsoide de referência ou na superfície terrestre, que é o ângulo entre o plano do Equador e a normal à superfície de referência. A latitude mede-se para norte e para sul do equador, entre 90º sul, no Polo Sul (ou polo antártico) (negativa), e 90º norte, no Polo Norte (ou polo ártico) (positiva). A latitude no equador é igual a 0º. O modo como à latitude é definida depende da superfície de referência utilizada: Num modelo esférico da Terra, a latitude de um lugar é o ângulo que o raio que passa por esse lugar faz com o plano do equador. Uma vez que o raio de curvatura da esfera é constante, esta quantidade é também igual à medida angular do arco de meridiano entre o equador e o lugar. (HEWTT, PAUL G, 2002, p.177). Longitude, conforme Hewtt (2002): Longitude descreve a localização de um lugar na Terra medido em graus, de zero a 180 para leste ou para oeste, a partir do Meridiano de Greenwich. Diferentemente da latitude, que tem a linha do Equador como um marco inicial natural, não há uma posição inicial natural para marcar a longitude. Portanto, um meridiano de referência tinha que ser escolhido. Enquanto os cartógrafos britânicos usavam o Meridiano de Greenwich há muito tempo, outras referências foram usadas como: El Hierro, Roma, Copenhage, Jerusalém, São Petersburgo, Pisa, Paris, Filadélfia e Washington. Em 1884 na International Meridian Conference foi adotado o Meridiano de Greenwich como primeiro meridiano mundial. Cada grau de longitude é subdividido em 60 minutos, e estes em 60 segundos. Uma longitude é especificada no formato graus minutos segundos. Caso a localidade esteja no oeste põe-se um sinal negativo (-) na frente da longitude. Ao invés de usar o sinal AN02FREV001/REV 4.0 51 negativo, pode-se também usar as letras E e W para indicar "Leste" e "Oeste", respectivamente. (HEWTT, PAUL G, 2002, p.177). FIGURA 40 - LATITUDE/LONGITUDE FONTE: Disponível em: <http://www.fedstats.gov/kids/mapstats/concepts_latlg.html>. Acesso em: 15 mar. 2013, 02:00:00. 2.8.1 Aprendendo mais sobre a Terra A Terrarecebeu o nome de “planeta azul”. As águas dos oceanos correspondem a mais de 70% de sua cobertura. Os cinco componentes que compõe a Terra formam uma área de 148.647.000 Km2. Existem várias pesquisas sobre os outros planetas, porém a Terra é o único que habita seres vivos, comprovadamente. A atmosfera da Terra é composta por vários gases: nitrogênio, oxigênio, argônio etc. A Terra realiza dois tipos de movimentos: translação – move em torno do Sol; e rotação – move em torno do seu eixo. O movimento completo de translação dura 365 dias 5 horas e 48 minutos. O movimento completo de rotação dura 24 horas (23 horas e 56 minutos). AN02FREV001/REV 4.0 52 FIGURA 41 - AS CAMADAS DA TERRA FONTE: Disponível em: <http://www.brasilescola.com/geografia/estrutura-terrestre.htm>. Acesso em: 20 ago. 2013, 17:00:00. Camadas da Terra: a) crosta – é a camada onde vivemos. É a camada mais externa, tem espessura de 30 km a 40 km; b) manto – composta por vários tipos de rochas; c) núcleo – é a parte central da Terra e é composta por materiais líquidos e sólidos. Entre a crosta e o manto há uma zona intermediária denominada descontinuidade de Mohorovicic. Entre o manto e o núcleo há uma zona intermediária denominada descontinuidade de Gutemberg. A Terra tem várias placas tectônicas, umas encaixadas nas outras. Quando uma placa fricciona a outra ocorrem os terremotos, tsunamis e outros fenômenos. A Terra tem a forma arredondada e um pouco achatada nos polos, formando uma inclinação de 23 graus. Esta inclinação determina as estações do ano. AN02FREV001/REV 4.0 53 A massa do planeta Terra é 6,0.10²¹ toneladas e seu volume é 1,0.10 ¹² km³. A composição da Terra é: 34,6% de ferro; 29,5% de oxigênio; 15,2% de silício; 12,7% de magnésio; 2,4% de níquel; 1,9% de enxofre; 0,05% de titânio. Encontramos na Terra algumas linhas imaginárias (trópicos, paralelos e meridianos) denominadas “coordenadas geográficas”. Algumas são: Trópico de Capricórnio; Trópico de câncer; Linha do Equador – corta a Terra ao meio na horizontal, determinando o Norte e o Sul; Meridiano de Greenwich – corta a Terra ao meio na vertical, determinando o Leste e o Oeste. Referência no estudo do fuso horário. FIGURA 42 - PONTOS CARDEAIS FONTE: Disponível em: <http://image.slidesharecdn.com/paralelosmeridianosemovimentosdaterra- 120304072443-phpapp01/95/slide-3-638.jpg?1361553901>. Acesso em: 2 maio 2013, 09:00:00. AN02FREV001/REV 4.0 54 Localização do Brasil: está totalmente na região Oeste do Meridiano de Greenwich – país ocidental; em referência à linha do equador, 7% fica na região Norte e 93% na região Sul; o Brasil é um país tropical, pois 92% do seu território fica na região tropical. O movimento de rotação da Terra gera os dias e noites, desvios de ventos alísios e corrente marítimas. Periélio: é a menor distância da Terra em relação ao Sol. Afélio: é a maior distância da Terra ao Sol. Equinócio: dias e noites com mesma duração (ocorre sempre no outono ou primavera). Solstício: dias e noites com diferentes durações. O movimento no qual a Lua gira em torno da Terra é denominado revolução. FIM DO MÓDULO II