volume i - SEED - Estado do Paraná

ISBN 978-85-8015-054-4
Cadernos PDE
VOLUME I
Versão Online
2009
O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOS
DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE
O SISTEMA SOLAR NA HISTÓRIA DA ASTRONOMIA E SUA COMPREENSÃO
ATRAVÉS DE ESCALAS DE MEDIDAS E DE DISTÂNCIAS
Autor: Eliane Aparecida Dubieli Montipó
1
Orientador: Ricardo Yoshimitsu Miyahara
2
RESUMO
A Astronomia é, possivelmente, a ciência mais antiga da Humanidade. Foi através
da observação do céu e buscando explicações para fenômenos como o dia, a noite,
as estações do ano, os eclipses do sol e da lua, as fases da lua, os cometas e
outros, que os povos primitivos iniciaram a construção do conhecimento
astronômico. Ao observarmos fenômenos astronômicos, procuramos explicações
para acontecimentos como movimento aparente do sol, as fases da lua, as estações
do ano e as marés, assim como viagens espaciais e outros. Satisfazer a curiosidade
humana requer estudos, discussões e construção de significados e, no assunto em
questão, há uma nítida necessidade do conhecimento de conceitos científicos para o
entendimento das questões astronômicas. A execução da proposta propiciou aos
envolvidos a oportunidade de compreensão de fenômenos ligados à astronomia,
partindo de suas pré-concepções (identificadas em pesquisa prévia), através de
inúmeras metodologias (exposição, construção e experimentação) e de estratégias
(pesquisa, atividades em grupo, observação, modelagem utilizando vários materiais,
recursos instrucionais e lúdicos). O trabalho realizado baseou-se num estudo dos
conteúdos de Astronomia, especificamente sobre a História da Astronomia
chegando até a nova configuração do Sistema Solar, mostrando também, para
alunos do Ensino Fundamental, de forma simples e didática, as escalas de medidas
e de distâncias do sistema planetário em que vivemos.
Palavras chave: Astronomia; Sistema Solar; Abordagens; Estratégias; Modelagem.
1
Pós graduada em Educação Ambiental, Graduada em Ciências e Matemática, Professora atuante no
Colégio Estadual Marina Marés de Souza em Paula Freitas – PR
2
Doutor em Engenharia de Materiais, Graduado em Física, Universidade Estadual do Centro-Oeste,
Departamento de Física, Docente Adjunto
ABSTRACT
Astronomy is perhaps the oldest science of humanity. It was by observing the sky
and searching for explanations for phenomena like the day, the night, the seasons,
the sun and moon eclipses, the moon phases, the comets and other, that the
primitive peoples has began building the astronomical knowledge. When observing
astronomical phenomena, we look for explanations for events such as apparent
movement of the sun, the moon phases, seasons and tides, as well as space travel
and others. Satisfying human curiosity requires further studies, discussions and
construction of meanings and, in the subject matter, there is a clear need for
knowledge of scientific concepts to the understanding of astronomical questions. The
implementation of the proposal provided an opportunity for those involved in
understanding phenomena related to astronomy, from their pre-conceptions
(identified in previous research), by various methods (exposure, construction and
testing) and strategies (research, group activities , observation, modeling using
various materials, instructional resources and recreational). The work was based on
a study of the contents of astronomy, specifically on the History of Astronomy
reaching a new configuration of the solar system, showing that, for elementary school
students, in simple and didactic scales of measurements and distances from the
system planet we inhabit.
Keywords: Astronomy, Solar System Approaches, Strategies, Modeling.
1 INTRODUÇÃO
A Astronomia é, possivelmente, a ciência mais antiga da Humanidade. Foi
através da observação do céu e buscando explicações para fenômenos como o dia,
a noite, as estações do ano, os eclipses do sol e da lua, as fases da lua, os cometas
e outros que os povos primitivos iniciaram a construção do conhecimento
astronômico.
A partir dos povos primitivos, à cerca de 12000 anos, passando pelas
sociedades mesopotâmicas (Sumérios, Babilônios e Assírios) onde nasceu a escrita
e as primeiras civilizações; no Antigo Egito com a geometria, aritmética e as
previsões de cheias do Rio Nilo; na Antiga Europa com os sítios megalíticos como
Callanish na Escócia, Carnac na Bretanha e Stonehenge na Inglaterra (2500 a 1700
a.C.); na Grécia Antiga com Tales de Mileto, Pitágoras, Filolau, Aristarco de Samos,
Eratóstenes (século III – II a.C.), Cláudio Ptolomeu (90-160 d.C.); na América PréColombiana com os Astecas no México, os Maias na Guatemala e os Incas no Peru;
no Brasil Pré Cabralino com os índios Tembé; chegando ao Renascimento com a
Astronomia Moderna de Nicolau Copérnico, Ticho Brahe, Johannes Kepler, Galileu
Galilei, Isaac Newton e Willian Herschel, e no Período Contemporâneo com
satélites, sondas espaciais, viagem a Lua e muita tecnologia, vemos a importância
de conhecermos a História da Astronomia e as contribuições dos conhecimentos
históricos da Ciência e também da Astronomia para o desenvolvimento da nossa
civilização.
Ao observarmos fenômenos astronômicos, procuramos explicações para
acontecimentos como movimento aparente do sol, as fases da lua, as estações do
ano e as marés, assim como viagens espaciais e outros. Satisfazer a curiosidade
humana requer estudos, discussões e construção de significados e, no assunto em
questão, há a nítida necessidade do conhecimento de conceitos científicos para o
entendimento das questões astronômicas. Conforme apontam as Diretrizes
Curriculares de Ciências (SEED, 2008),
A aprendizagem significativa no ensino de Ciências implica no entendimento
de que o estudante aprende conteúdos científicos escolares quando lhes
atribui significados. Isso põe o processo de construção de significados como
elemento central do processo de ensino e aprendizagem.
Os conteúdos de Astronomia, há tempo, estão presentes no contexto
escolar, porém, em muitos casos, não são trabalhados adequadamente. Isso resulta
de um processo de pouca formação teórico-metodológica e científica do assunto.
Muitos dos conteúdos dos livros didáticos estão colocados de forma incompleta e
com conceitos equivocados, ou, foram tratados superficialmente, sendo colocados
como conceitos prontos e incontestáveis, não proporcionando reflexão e significado
para a vida do aluno, além da falta de metodologias apropriadas para o ensino da
Astronomia.
Segundo as Diretrizes Curriculares de Ciências, “a astronomia tem um papel
importante no Ensino Fundamental, pois é uma das ciências de referência para os
conhecimentos sobre a dinâmica dos corpos celestes”, mas, historicamente, no
Brasil, não se tem dado muito valor a este conteúdo, apenas com as mudanças mais
recentes é que os professores do Estado do Paraná estão se vendo na situação de
terem de dar conta de um conteúdo que, muitas vezes, não tiveram na sua
formação, sobre o qual possuem pouco ou nenhum conhecimento e sendo
obrigados a buscar conteúdos e estratégias geralmente nos livros didáticos,
enfrentando a dificuldade de não terem metodologias específicas para o ensino de
Astronomia.
Essas constatações nos levaram a indagar: como trabalhar os conteúdos e
conceitos de Astronomia de forma que professores e alunos os relacionem com a
sua vivência, percebam sua importância e significado? Qual a contribuição da
História da Astronomia e o que devemos saber sobre Sistema Solar em sua
configuração atual?
Tais indagações e outras tantas foram refletidas no decorrer do trabalho e
tornaram imprescindível a busca de diversas metodologias e estratégias, com o
intuito de diminuir ou preencher as lacunas existentes no processo de ensino e
aprendizagem da Astronomia.
2 O Ensino da Astronomia no Brasil
O ensino de Astronomia é importante e necessário sob muitos pontos de
vista (BRETONES, 1999). Por esta afirmação, a Astronomia faz parte do programa
de ensino de Ciências ou de Geografia, no Ensino Fundamental, e está presente
também na disciplina de Física, no Ensino Médio.
Ao questionarmos sobre o porquê de ensinar Astronomia podemos obter
muitas respostas, ao que PERCY (1988) apud BRETONES (1999), responde:
A Astronomia está profundamente enraizada na história de quase todas as
sociedades, como um resultado de suas aplicações práticas e suas
implicações filosóficas. Ela ainda tem aplicações diárias na determinação do
tempo, estações, navegação e clima, assim como para questões de
períodos mais longos como mudança climática e evolução biológica. A
Astronomia não apenas contribui para o desenvolvimento da Física e outras
ciências, mas é uma ciência importante e excitante por si mesma. Ela lida
com a origem das estrelas, planetas, e a própria vida. Ela mostra nosso
lugar no tempo e espaço, e nosso parentesco com outras pessoas e
espécies na Terra. Ela revela um universo que é vasto, variado e
maravilhoso. Ela promove curiosidade, imaginação, e um senso de
exploração compartilhada e descoberta. Ela proporciona um hobby
agradável para milhões de pessoas, sejam elas astrônomos amadores
sérios, astrônomos teóricos e observadores casuais. Em um contexto
escolar, ela demonstra uma abordagem alternativa do “método científico” –
a observação vs abordagem teórica. Ela pode atrair jovens para estudar
ciência e engenharia, e pode aumentar o interesse público e compreensão
da ciência e tecnologia – as quais são importantes em todos os países,
sejam desenvolvidos ou em desenvolvimento.
Muitas razões justificam a importância do ensino da Astronomia que, de uma
forma ou de outra, aconteceu no Brasil desde o período dos indígenas (Pré
Cabralino), passando pela época colonial, pela imperial e chegando à atualidade.
A literatura na área indica que o ensino da Astronomia não é recente, já
existia no país antes da presença do “homem branco”. Pesquisas na área da
arqueoastronomia brasileira apontam para informações sobre o conhecimento
astronômico das pessoas que viviam aqui há milhares de anos. Pinturas rupestres
registram a passagem de cometas e meteoros e representam figuras tais como
estrelas, Lua, Sol, eclipses e chuvas de meteoros.
Diferentes tribos idealizaram um observatório astronômico a olho nu,
geralmente usando um poste vertical (gnômon) e rochas no solo alinhadas com os
pontos cardeais e as direções dos solstícios, o que lhes proporcionava a
possibilidade de contar o tempo, preverem as estações do ano, identificar diferentes
durações do dia e da noite e divulgar seus conhecimentos astronômicos para futuras
gerações (AFONSO, 2003 apud LANGUI e NARDI, 2009).
No período colonial, há indícios de que, junto a Pedro Álvares Cabral viajava
o “cirurgião e físico” Mestre João, que foi quem pela primeira vez determinou uma
latitude em terras brasileiras, em 27 de abril de 1500. Mestre João, em carta enviada
a D. Manuel de Portugal, por intermédio de Gaspar de Lemos, mencionou a “Cruz”,
nome pelo qual era conhecido o Cruzeiro do Sul. Na “Cruz”, Mestre João assinalou o
fato de que suas “Guardas”, as estrelas alfa e beta, apontavam na direção do pólo
sul celeste; observou ainda as principais estrelas da constelação do Centauro, do
Triângulo e do Pavão (ARMBRUST, 1965).
As observações feitas nesse período tiveram a intenção de determinar
coordenadas geográficas para se fazer um mapa das costas brasileiras.
O primeiro Observatório Astronômico no Brasil foi instalado numa das torres
do Palácio de Friburgo de Nassau, na ilha de Antonio Vaz, Recife, em 1639 e aí
foram feitas as primeiras observações astronômicas e meteorológicas sistemáticas
do Novo Continente. Nesse período, destacaram-se os trabalhos do alemão Jorge
Marcgrave.
Afirma BRETONES (1999) que as primeiras referências ao ensino de
Astronomia no Brasil estão ligadas aos jesuítas. Esta ciência não fazia parte dos
cursos, mas, haviam vários professores com formação na área e estes continuaram
a praticá-la no Brasil. São exemplos: Valentim Estancel, Aloísio Conrado Pfeil,
Domingos Capassi, Diogo Soares e Inácio Szentmartonyi, conforme apontado por
MORAES (1984).
Após a expulsão dos jesuítas em 1759, foram criadas as aulas régias para
disciplinas isoladas e sem pertencerem a qualquer escola. O aluno matriculava-se
em quantas aulas desejasse.
Ao final do século XVII chega ao Brasil Edmund Halley que, em 1682,
descobriu o cometa que leva seu nome e previu sua reaparição para 1758. Durante
sua permanência no Brasil, fez Halley várias determinações de latitudes, inclusive a
do Rio de Janeiro (ARMBRUST, 1965).
A partir de 1808, quando a Família Real Portuguesa veio para o Brasil,
muitas transformações ocorreram na capital, dentre elas, em 1809, a construção de
um observatório para uso da Companhia dos Guardas-Marinha (MORAES, 1984).
Entre os cursos criados por D. João VI no Rio de Janeiro estão a Academia da
Marinha (1808) e a Academia Real Militar (1810), que, transformou-se em Escola
Militar (1840), Central (1858) e Politécnica (1874).
A educação elitista entrou em crise na década de 20. O ensino secundário
foi reformado, pelo Ministro da Educação Francisco Campos, em 1931, e foi dividido
em duas partes: o fundamental (comum a todos), com duração de cinco anos e o
complementar (para adaptação aos cursos superiores) com duração de dois anos.
Os alunos que se candidatassem aos cursos de Engenharia e Arquitetura, teriam
Cosmografia e Geofísica na primeira série complementar (BRETONES, 1999).
Com o governo do Estado Novo, o ensino secundário foi novamente
modificado, em 1942, por Gustavo Capanema, então, ministro de Vargas. Com a
nova mudança o ensino secundário teria dois ciclos: o primeiro, Ginasial, com
duração de quatro anos e o segundo, Clássico ou Científico, com duração de três
anos. Os conteúdos de Astronomia e Cosmografia passaram a fazer parte dos
programas de Ciências Naturais, Geografia e Física.
As novas reformas aconteceram com a Lei de Diretrizes e Bases da
Educação (LDB) n.4024 de 1961 e n.5692 de 1971, modificada pela lei n.7044 de
1982. A Astronomia fazia parte dos programas das disciplinas de Ciências e
Geografia no Primeiro Grau e de Física no Segundo Grau. A partir dessas reformas,
a Astronomia passou a ter maior ou menor presença nas Propostas Curriculares dos
Estados.
No Estado do Paraná, ao final da década de 1980 e início da década de
1990, a Secretaria de Estado da Educação propôs o Currículo Básico para o ensino
de 1º grau, construído sob o referencial teórico da pedagogia histórico-crítica (DCE,
2008). O Currículo Básico, no início dos anos 1990, ainda sob a LDB n.5692/71,
apresentou avanços consideráveis para o ensino de Ciências. Sua proposta teve
reorganização dos conteúdos em três eixos norteadores e integração dos mesmos
em todas as séries do 1º grau, sendo: Noções de Astronomia; Transformação e
Interação de Matéria e Energia; e Saúde – Melhoria da Qualidade de Vida.
Nova reforma aconteceu com a LDB n.9394 de 1996, que estabeleceu as
Diretrizes e Bases para a Educação Nacional.
Os PCN de Ciências Naturais propõem o trabalho distribuído em eixos: “Vida
e Ambiente”, “Ser Humano e Saúde”, “Tecnologia e Sociedade”, para o primeiro e
segundo ciclos (compreendendo o ensino de 1ª a 4ª séries); o eixo “Terra e
Universo” passa a estar presente a partir do terceiro e quarto ciclos (compreendendo
o ensino de 5ª a 8ª séries). Para o Ensino Médio, o ensino de Física deve discutir a
origem do universo e sua evolução, dentre outros conteúdos.
A DCE (SEED, 2008) de Ciências propõe o trabalho com cinco conteúdos
estruturantes, fundamentados na história da Ciência, e, são eles: Astronomia;
Matéria; Sistemas Biológicos; Energia e Biodiversidade que devem ser trabalhados
em todas as séries (5ª a 8ª séries), a partir da seleção de conteúdos específicos da
disciplina e ao nível de desenvolvimento do estudante.
Portanto, a Astronomia faz parte de um dos cinco pilares que fundamentam
a história da Ciência, sendo considerado o início de todas as ciências. E dentro
desse enfoque, uns dos principais assuntos geradores de diferentes teorias e que
até hoje geram novas configurações, é o Sistema Solar. Logo, a configuração atual
do Sistema Solar está diretamente ligada à História da Astronomia.
3 História da Astronomia
Na Antiguidade, ao observar o céu, certas pessoas notaram que alguns
astros faziam um trajeto muito estranho. Devido a esse movimento de ziguezague
receberam o apelido de errantes (planetas, em latim). (COSTA, 2008).
A princípio, eram cinco os planetas observados. Havia um que “corria”
próximo ao Sol, ziguezagueando veloz, em seu caminho, às vezes pouco antes do
nascer do Sol, outras vezes pouco depois do por do Sol. Recebeu o nome de
Hermes, o mensageiro dos deuses. Nós usamos até hoje o nome latino: Mercúrio.
Outro vagava por perto, belo e cintilante, recebeu significado feminino, era Afrodite
ou Vênus, a deusa da beleza. Outro errante brilhava em vermelho, cor de sangue.
Para os antigos era Ares, um planeta ferido de morte – ou Marte, o deus da guerra.
O poderoso Zeus, senhor supremo, também estava lá. Para os antigos era o planeta
mais brilhante depois de Vênus, era Júpiter, de cor branca alaranjado. Por fim, havia
aquele que os gregos chamavam de Cronos, o senhor do tempo. Para nós ficou
Saturno, o senhor dos anéis. A Terra não era considerada um planeta, pois, não
vagava sem rumo pelo céu. (COSTA, 2008).
Desde a Grécia antiga, acreditava-se que o Universo girava em torno da
Terra. Para Tales de Mileto (600 a.C.) a Terra era plana e flutuava na água sob a
imensa abóbada celeste. Pitágoras (530 a.C.) imaginava uma Terra esférica e em
rotação em torno de um fogo central, circundada por dez esferas concêntricas
contendo as estrelas e os planetas. Aristarco de Samos (280 a.C.) propôs a idéia
revolucionária de um Universo centrado no Sol e não na Terra. Por suas ideias foi
acusado de perturbar o descanso dos deuses. O primeiro a confirmar que a Terra
era esférica foi Eratóstenes (250 a.C.) que mediu em Alexandria, no Egito, o raio da
Terra.
Ptolomeu (150 d.C.) em sua obra, O Almagesto, descreveu um modelo de
Sistema Solar que permaneceu em vigor durante 1300 anos. Nele, a Terra ocupava
o centro e tudo mais girava ao seu redor. A disposição dos astros em torno da Terra
foi obtida admitindo-se que quanto mais distante um deles estivesse da Terra, mais
tempo levaria para dar uma volta em torno dela. A disposição era na seguinte
ordem: Lua, Mercúrio, Vênus, Sol, Marte, Júpiter e Saturno; englobando tudo
estavam as estrelas. (FRIAÇA, 2006).
A visão heliocêntrica do Universo chega com Copérnico, em 1543; ele
propõe um modelo simples do Sistema Solar, com o Sol no centro do sistema.
O modelo de Copérnico considerava as órbitas dos planetas circunferências
perfeitas; foi o astrônomo alemão Johannes Kepler que, no início do século XVII,
mostrou que as órbitas planetárias eram elípticas. Kepler utilizou as observações de
Tycho Brahe; os dados obtidos por Tycho eram os mais precisos da época e no
limite, do que o olho humano, sem instrumentos, pode conseguir. Foi usando esses
dados que Kepler propôs três leis que descrevem corretamente os movimentos dos
planetas. (RODRIGUES, 2001).
Com
o
trabalho
de
Kepler
desvendou-se
como
os
planetas
se
movimentavam, mas, foi só com a Teoria da Gravitação Universal de Isaac Newton
(publicada em 1687), que o porquê do movimento dos planetas ao redor do Sol foi
explicado. A teoria da gravitação mostra que os corpos se atraem uns aos outros,
isto é, um corpo cria em torno de si um campo gravitacional que é sentido por todos
os outros corpos. Esse campo gravitacional é tanto mais intenso quanto maior a
massa do corpo, e diminui proporcionalmente com o quadrado da distância. Newton
também descreveu exatamente como um corpo se movimenta quando sujeito a
certa força, qualquer que seja sua natureza. (RODRIGUES, 2001).
Em sua obra, o “Principia”, Newton demonstrou as leis de Kepler, calculou
fenômenos como as marés e os equinócios e determinou a forma achatada da
Terra. (RODRIGUES, 2001).
Os movimentos dos maiores corpos do sistema solar eram explicados tanto
do ponto de vista de sua descrição, como de sua causa, mas, foi só em 1755 que o
filósofo Immanuel Kant propôs a hipótese nebular (tentando explicar como surgiu o
sistema solar).
Posteriormente foi desenvolvida pelo matemático francês Pierre-
Simon de Laplace. A hipótese nebular considera que o sistema solar formou-se a
partir de uma nuvem de gás e poeira em rotação. (RODRIGUES, 2001).
Foi, também, no início do século XVII que, Galileu direcionou sua luneta para
Júpiter e observou quatro astros (mais tarde chamados satélites galileanos de
Júpiter), que descreviam órbitas em torno desse planeta e não da Terra; descobriu,
também, o relevo lunar, as manchas no Sol, identificou a estrela dupla Mizar e
enunciou o princípio da inércia. Suas observações também contribuíram para a
comprovação de que a Terra não era o centro de todos os movimentos celestes.
(FRIAÇA, 2006).
Em 1784, Herschel descobre Urano (céu, em grego) e várias nebulosas.
Estudando a distribuição das estrelas, propõe uma nova estrutura para a galáxia,
uma espécie de elipsoide centrado no Sol. (FRIAÇA, 2006).
Netuno (na mitologia grega Poseidon, o rei dos mares), foi observado em
1846 por Johann Gottfried Galle, no Observatório de Berlim. Frequentemente, os
créditos dessa descoberta vão para o inglês John Couch Adams e o francês Urbain
Le Verrier, que não o observaram, mas previram a sua existência matematicamente.
(COSTA, 2008).
Plutão (na mitologia grega Hades, o senhor dos infernos), foi descoberto em
1930 por Clyde Wiliam Tombaugh, auxiliar de Percival Lowel. Um dos satélites de
Plutão, Caronte, foi descoberto somente em 1978. (COSTA, 2008).
Em 1951, o astrônomo holandês Gerard Kuiper, propôs a existência de um
segundo cinturão de asteroides além da órbita de Plutão. Hoje essa região é
conhecida como Cinturão de Kuiper e se conhecem mais de 600 objetos no cinturão.
(COSTA, 2008).
4 Configuração Atual do Sistema Solar
Segundo a Teoria da nebulosa solar, provavelmente, nosso sistema solar
formou-se a partir de uma nuvem espiral de gás e poeira. Quando o Sol obteve luz
suficiente, gases e poeira remanescentes foram afastados pelo espaço, originando
planetas que orbitam o Sol. Isso ocorreu há cerca de 4,5 bilhões de anos.
O Sistema Solar é muito mais que apenas os planetas e seus respectivos
satélites. É o conjunto de todos os corpos celestes, independente de tamanho,
estado físico ou propriedades, que estão gravitacionalmente ligados ao Sol e que
descrevem órbitas em torno dele. Entre os objetos que orbitam ao redor do Sol estão
os planetas, satélites naturais, asteroides, cometas e partículas de gás e poeira
interplanetárias. (Observatório Nacional, 2009).
No Universo, a distribuição e hierarquia dos objetos devem-se, basicamente,
pela força gravitacional; no Sistema Solar, a maior parte da massa está concentrada
no Sol (99,86%), que é o centro de referência em torno do qual todos os objetos
pertencentes a ele descrevem suas órbitas.
Entenda-se por órbita a trajetória que um corpo percorre ao redor de outro
sob a influência de alguma força (normalmente gravitacional). Dentro do Sistema
Solar, os planetas, asteróides, cometas e outros objetos de menor tamanho
percorrem órbitas elípticas ao redor do Sol, enquanto que os satélites naturais o
fazem ao redor dos planetas.
Define-se como Estrela um astro de luz própria, em forma esferoidal formado
por gases. A energia das estrelas é gerada por fusão nuclear e emitida no espaço
sob a forma de radiação eletromagnética, vento estelar, neutrinos e outras formas de
radiação.
Classifica-se como Planeta o corpo celeste que orbita em torno do Sol;
possui forma aproximadamente esférica e é grande o suficiente para ser dominante
em sua órbita, tendo eliminado objetos menores de sua vizinhança; esta definição foi
estabelecida pela União Astronômica Internacional em agosto de 2006.
Asteroides são objetos rochosos e/ou metálicos, sem atmosfera, que estão
em órbita em torno do Sol, mas são pequenos demais para serem considerados
como planetas. A maior parte deles está espalhada na região situada após 2 e antes
de 5 UA (Unidade Astronômica) do Sol. (Observatório Nacional, 2009)
Cometas são corpos de forma irregular, frágeis e pequenos, em geral
formados por uma mistura de grãos não voláteis e gases congelados. Essas massas
congeladas de gases, gelo, restos rochosos e poeira descrevem órbitas altamente
elípticas, bem definidas, que cruzam o Sistema Solar. (Observatório Nacional, 2009)
Por todo o Sistema Solar estão espalhadas partículas de gás e poeira,
resquícios da formação do próprio Sistema Solar. Essas partículas recebem o nome
de matéria interplanetária. (Observatório Nacional, 2009)
Para melhor descrever o Sistema Solar, os astrônomos preferem dividi-lo em
partes que englobam corpos com características semelhantes:
Sol – chamado de Hélio pelos gregos, Mitras pelos persas e Rá pelos
egípcios. É uma estrela relativamente comum, descrita como uma bola de gás
incandescente (composto basicamente de hidrogênio e hélio) com 1,4 milhões de
quilômetros de diâmetro, sua massa é 333 mil vezes maior que a da Terra; com
temperatura superficial de cerca de 6000 kelvin e temperatura nuclear de alguns
milhões de graus; maior corpo de todo o sistema solar, contendo mais de 99% de
toda sua massa; é ele que mantém o sistema coeso.
Planetas internos ou terrestres – são os quatro planetas mais próximos do
Sol (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte); compostos basicamente por rochas e metais e
aquecidos devido à proximidade com o Sol. Todos eles têm superfícies sólidas que
registram processos geológicos como formação de crateras, montanhas e vulcões.
Cinturão de Asteroides – localizado entre os planetas Marte e Júpiter; é o
local onde está distribuída a maioria dos asteroides conhecidos (com tamanhos
diversos e formas irregulares), pequenos demais para serem considerados planetas.
Planetas externos ou gigantes – são os planetas Júpiter, Saturno, Urano e
Netuno; são bem maiores que os planetas internos, compostos por materiais bem
mais leves que se apresentam na forma de gases, gelos e líquidos.
Planetas-anões – A União Astronômica Internacional estabeleceu, em
assembleia geral, em agosto de 2006 uma classe provisoriamente chamada de
“planetas-anões” – um grupo especial de objetos trans-neptunianos. Estes corpos
para serem classificados como tal devem apresentar as características de órbita em
torno do Sol; forma aproximadamente esférica e, além disso, não devem ser
satélites de outros objetos e não podem ser grandes o suficiente para terem
“limpado” a sua vizinhança, ou seja, não são dominantes em suas órbitas. Deste
modo, Plutão foi reclassificado como planeta-anão, por não ser dominante em sua
órbita (foi descoberto astro maior que ele em órbita além de Netuno, o objeto 2003
UB313), além de que Plutão é menor que a Lua e apresenta uma órbita bastante
excêntrica e inclinada 17º em relação ao plano da órbita da Terra, muito maior
quando comparada aos outros planetas. Alguns dias depois da reclassificação de
Plutão, 2003 UB313 recebeu a sua nomenclatura definitiva: Éris, a deusa da
discórdia.
Cinturão Trans-Neptuniano ou Cinturão de Kuiper – esta região em forma de
disco, com milhões de objetos, está localizado a partir da órbita do planeta Netuno; é
o local de origem de vários cometas que cruzam o Sistema Solar.
Nuvem de Oort – com possivelmente milhões de objetos, que seriam restos
da formação do Sistema Solar, está situada muitíssimo depois do planeta-anão
Plutão. A Nuvem de Oort tem a forma de uma imensa esfera que envolve todo o
Sistema Solar.
Nos últimos 30 anos os conhecimentos sobre o Sistema Solar ampliaram-se,
graças à melhoria dos detectores e telescópios e às várias sondas espaciais que o
cruzaram.
A Astronomia é uma ciência e nenhuma ciência está terminada. As
definições continuam evoluindo com o tempo. (COSTA, 2008).
5 O desafio para os Professores
Como visto, no decorrer desta fundamentação, o conteúdo Astronomia há
muito se faz presente nos currículos e programas das escolas, porém, há alguns
agravantes que, interferem de uma forma ou outra no ensino deste conteúdo. Citado
por autores como BRETONES (1999), pesquisas efetuadas na área do ensino de
Ciências, constatam uma deficiente formação dos professores com relação à
Astronomia; e Bizzo (2000 e 1996), Boczko (1998), Trevisan (1997), CANALLE
(1994 e 1997) e Paula e Oliveira (2002) apud LANGHI e NARDI (2004) indicam a
presença de erros conceituais em livros didáticos de Ciências, incluindo o tema
Astronomia.
As pesquisas realizadas apontam que, grande parte dos professores que
lecionam a disciplina de Ciências são biólogos de formação ou matemáticos
licenciados em Ciências, e que, em sua graduação não tiveram conteúdos de
Astronomia; também apontam a falta de materiais disponíveis para esses
professores trabalharem o conteúdo em questão. Muitos desses professores
acabam por utilizar apenas o livro didático disponível em suas escolas (que,
provavelmente, seja a única fonte de consulta) e, incorrem na reprodução de
concepções equivocadas de fenômenos astronômicos e suas causas, como nos
recortes citados por LANGUI e NARDI (2004):
- estações do ano são causadas devido à distância da Terra ao Sol;
- interpretação das fases da Lua como sendo eclipses lunares semanais;
- possuem uma visão geocêntrica do Universo;
- colocam estrelas entre os planetas do Sistema Solar;
- desconhecem o movimento aparente das estrelas no céu;
- associam a presença da Lua exclusivamente ao céu noturno;
- associam a existência da força de gravidade com a presença de ar.
Para desenvolver o seu trabalho, o professor precisa compreender os
conteúdos das áreas do conhecimento que serão necessárias à sua prática docente
(LANGUI e NARDI, 2005) e para tanto, vemos que, os cursos de formação de
professores de Ciências necessitam de reformulações com relação às disciplinas
ofertadas, pois, se o professor precisa trabalhar com seus alunos o conteúdo de
Astronomia, que o tenha no seu curso de Graduação. Para os que já atuam na
disciplina de Ciências e não tiveram Astronomia em sua graduação, percebe-se a
necessidade de formação continuada relacionada ao tema para que se possa
minimizar ou, até mesmo, corrigir a reprodução de concepções equivocadas e de
erros conceituais.
Considerando o fascínio que a observação do céu exerce sobre as pessoas
e o conhecimento científico a cerca da sua dinâmica ser insuficiente, propôs-se a
realização de um estudo com ênfase no processo de encaminhamento metodológico
articulado, dos conteúdos de Astronomia, especificamente sobre História da
Astronomia chegando até a nova configuração do Sistema Solar, mostrando
também, para alunos do Ensino Fundamental, de forma simples e didática as
escalas de medidas e de distâncias do sistema planetário em que vivemos.
O objetivo geral deste trabalho foi de utilizar e desenvolver metodologias
para o ensino de Astronomia e viabilizar estudos e discussões a cerca da construção
dos conceitos científicos que levassem à compreensão dos fenômenos ligados à
Astronomia,
bem
oportunizando,
como,
através
de
possibilitassem
situações
uma
aprendizagem
problemas,
da
significativa,
modelagem
e
do
desenvolvimento da criatividade, o registro da construção de conceitos.
6 Metodologia
A execução da proposta propiciou aos envolvidos a oportunidade da
compreensão de fenômenos ligados à astronomia, partindo de suas pré-concepções
(identificadas em pesquisa prévia), através de várias metodologias (exposição,
construção, experimentação e outras) e de estratégias (pesquisa, atividades em
grupo, observação, modelagem utilizando vários materiais, recursos instrucionais e o
lúdico). O incentivo a participação interativa dos alunos e a construção e aplicação
dos conceitos científicos, foi realizada de forma a se efetivar uma aprendizagem
significativa dos conteúdos de Astronomia.
Especificamente foram trabalhados: a pesquisa e compreensão do
desenvolvimento do ensino de astronomia no Brasil; a pesquisa e compreensão de
metodologia no Ensino de Ciências, com ênfase em Astronomia; o conhecimento da
História da Astronomia; a compreensão de medidas astronômicas através de
escalas e com o uso de modelagem; o Ensino de Astronomia significativo para
alunos e professores; a construção de conceitos científicos.
O projeto foi desenvolvido no Colégio Estadual Marina Marés de SouzaEnsino Fundamental e Médio do Município de Paula Freitas – Paraná, nas aulas de
Ciências com alunos da 6ª série do Ensino Fundamental.
Como a teoria da aprendizagem de Ausubel propõe que os conhecimentos
prévios dos alunos sejam valorizados, a atividade inicial foi a aplicação de um préteste, atividade avaliativa de caráter diagnóstico, com a intenção de verificar os
conhecimentos prévios e as concepções dos alunos sobre astronomia.
As questões versavam sobre: o que é astronomia; quais astros fazem parte
do sistema solar; conhecimento da teoria heliocêntrica; porque ocorre o dia e a noite;
porque plutão não é mais um planeta; comparação de tamanhos, (em escala), dos
astros do sistema solar com objetos do dia a dia; representação das distâncias (em
escala) entre o Sol e os planetas do sistema solar; diferença entre planeta e estrela
na observação do céu noturno.
A verificação dos conhecimentos prévios dos alunos serviu para orientar a
abordagem dos conteúdos, a forma (metodologia) de desenvolvimento dos mesmos
e as estratégias a serem utilizadas.
A turma foi organizada em doze grupos, com dois ou três alunos, que
escolheram o tema para pesquisar dentre os seguintes: Mercúrio, Vênus, Terra,
Marte, Asteroides, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno, Plutão, Cinturão de Kuiper e
Nuvem de Oort.
O laboratório de informática Paraná Digital foi utilizado para pesquisar os
temas, acessando-se, principalmente, o material do Curso Astrofísica do Sistema
Solar, ofertado pelo Observatório Nacional (riquíssimo em dados históricos, dados
técnicos, imagens e explicações sobre o sistema solar). Alguns grupos utilizaram
conteúdo do site http://www.zenite.nu e também de livros da Biblioteca.
Com a pesquisa os alunos produziram um resumo, relatando as
características gerais do astro, dados históricos como descoberta, nome, fatos
curiosos, como é sua atmosfera, como é sua superfície, como é seu interior, se
possui anéis e satélites.
Após os resumos prontos, cada grupo apresentou, em sala de aula,
informações sobre o astro pesquisado. Utilizaram-se imagens de cada astro e
algumas
curiosidades,
exibidas
na
TV
Multimídia.
Após
concluídas
as
apresentações, um painel foi montado com imagens e informações sobre cada astro
pesquisado, mostrados na Figura 1.
Figura 1: Painel montado pelos alunos (Foto: Eliane Ap. D. Montipó)
Apesar da riqueza do material utilizado, das apresentações sobre os astros
do Sistema Solar e da utilização de imagens, em nenhum momento, os alunos
apresentaram curiosidade ou constatações acerca da comparação de tamanhos e
de distâncias entre os astros pesquisados; somente exclamações do tipo: “parece
ser muito grande; parece muito longe; não consigo imaginar toda essa distância”.
Com base nessa análise, tornou-se necessária uma nova abordagem sobre
o Sistema Solar, analisando tamanhos e distâncias, para tal, usou-se o filme
Sistema
Solar
(Feira
de
Ciências),
encontrado
no
endereço
http://www.youtube.com/watch?v=S2-5Lnw517U. Este filme de 8’58” mostra imagens
do Sistema Solar em sua atual configuração e algumas características de cada
astro. Justifica-se o uso dos filmes por serem fontes valiosas de relação entre a
realidade e o conteúdo discutido, por se tratarem de uma forma de linguagem mais
próxima do aluno. No desenvolvimento dessa atividade os alunos foram orientados
para que fizessem anotações das informações principais com o intuito de utilizá-las
em discussão posterior à exibição.
Após a exibição do filme, que, baseia-se em imagens obtidas pela NASA e
que mostram a configuração atual do Sistema Solar, algumas características de
cada astro e a comparação de tamanhos entre esses astros e a Terra, os alunos
foram questionados e expuseram suas observações quanto à comparação de
tamanhos entre os astros observados. Também foram utilizadas outras imagens na
TV multimídia com a comparação, em escala, dos tamanhos do Sol e demais astros
do Sistema Solar e, também, a comparação do Sol com outras estrelas da Via
Láctea.
A partir dessas observações os alunos apresentaram interesse em saber
mais sobre a comparação de tamanhos e distâncias no Sistema Solar; buscaram-se,
então, as medidas de diâmetro e distância ao Sol para cada astro. A turma foi
organizada em grupos para na aula seguinte trabalhar a atividade experimental de
modelagem dos astros do Sistema Solar.
Na organização da atividade a turma foi dividida em cinco grupos para
representarem o sistema solar em diferentes escalas (utilizando como diâmetros do
Sol: 10, 30, 60, 80 e 100 cm). Como os alunos teriam dificuldades em realizar os
cálculos de proporção entre as medidas (pois, é um conteúdo da matemática ainda
não trabalhado com eles), assistiram à demonstração de como são realizados os
cálculos dos diâmetros e das distâncias em escala e, também, o cálculo do
comprimento de cada circunferência e cada grupo recebeu uma tabela, já
preenchida, com as devidas medidas em escala e molde com o desenho das
circunferências.
Ressaltou-se a importância de se utilizar a mesma escala para diâmetros e
distâncias, respeitando assim, a proporcionalidade.
Para a atividade foram utilizados materiais como: massa epoxi; massa de
modelar (colorida); bexigas de vários tamanhos; compressor de ar; papel sulfite; rolo
de barbante; trena; pincéis e tintas; molde com o desenho das circunferências,
conforme Figura 2.
Figura 2: Materiais utilizados para simular o Sistema Solar (Foto: Eliane Ap. D.
Montipó)
O Sol foi representado por bexigas cujas circunferências foram medidas com
barbante. Para determinar o diâmetro da bexiga usou-se um barbante com suas
pontas amarradas, o qual foi colocado ao redor da bexiga, conforme ela foi
enchendo através da saída de ar do compressor (para cada escala, usou-se a
devida medida do Sol), conforme figura 3.
Figura 3: Balão cheio, sendo medida sua circunferência com o barbante (Foto:
Eliane Ap. D. Montipó)
Como não foi possível encontrar balões grandes o suficiente, para os
diâmetros de 80 cm e de 100 cm foram utilizadas circunferências moldadas em
papel de cor laranja.
Os planetas foram modelados utilizando-se a massa epóxi que, após secos,
foram coloridos com tinta guache, procurando obter cor semelhante às imagens
obtidas pela NASA, conforme figura 4.
Figura 4: Representação do tamanho dos planetas (Foto: Eliane Ap. D. Montipó)
Após prontas as representações dos planetas e do Sol, fizeram-se as
comparações de tamanhos e demonstração das distâncias, conforme Figura 5 e 6,
respectivamente. Para tanto, utilizou-se espaço fora do Colégio (rua lateral) e
munidos com trena, as representações do Sol e dos planetas e as tabelas com as
medidas de distâncias, cada grupo representou o sistema solar na escala em que o
construíram, percebendo que não poderiam representar a posição de todos os
astros, pois, necessitariam de espaço bastante amplo e, não conseguiriam enxergar
o tamanho dos astros representados.
Figura 5: Comparação do tamanho do Sol com os Planetas que estão por ordem de
tamanho (Plutão, Mercúrio, Marte, Vênus, Terra, Netuno, Urano, Saturno e Júpiter) _
escala Sol 60 cm de diâmetro
(Foto: Eliane Ap. D. Montipó)
Figura 6: Representação da distância entre o Sol e a Terra – escala Sol com 100 cm
de diâmetro (Foto: Eliane Ap. D. Montipó)
Todas as representações foram fotografadas e na aula seguinte as imagens
foram expostas na TV multimídia para conclusão das atividades e esclarecimento de
dúvidas.
O pré-teste serviu também como pós-teste, sendo aplicado após a
abordagem teórica e o desenvolvimento das atividades propostas, caracterizando-se
como instrumento de verificação da aprendizagem, do crescimento pedagógico dos
alunos e da eficácia da metodologia utilizada.
7 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise do pré-teste indicou que mais de 60% dos alunos entrevistados
desconheciam que astronomia é o estudo dos astros.
Quanto aos astros que fazem parte do Sistema Solar, 90% dos alunos
entrevistados reconheceram o Sol e os planetas, porém, em torno de 70% não
reconheceram cometas, asteroides, satélites naturais e gás e poeira interplanetária e
40% indicaram, equivocadamente, constelações, estrelas, buraco negro, galáxias e
Via Láctea, como componentes do Sistema Solar.
Com relação ao conhecimento da Teoria Heliocêntrica que define o Sol
como centro do Sistema Solar e outros astros orbitando ao seu redor, mais de 80%
dos alunos entrevistados a desconheciam.
Apenas 22% souberam responder que temos períodos de claridade e de
escuridão (dia/noite) devido ao movimento de rotação que a Terra realiza em torno
de seu próprio eixo.
Quanto à nova definição de planeta, nenhum aluno entrevistado sabia
explicar porque Plutão não é mais considerado planeta, mas sim, planeta anão.
Ao comparar o tamanho do Sol e dos planetas com objetos esféricos
conhecidos, mais de 70% dos alunos entrevistados reconheceram que o Sol é o
maior astro do Sistema Solar e o compararam a uma bexiga gigante cheia, porém,
quanto aos planetas, não conseguiram relacionar corretamente com objetos
proporcionais.
Nenhum aluno entrevistado possuía conhecimento ou noção sobre as
distâncias entre o Sol e os planetas e não se acharam capazes de diferenciar um
planeta de uma estrela ao observar o céu noturno.
As constatações levaram à reflexão sobre alguns conceitos fundamentais da
Astronomia como: o que é Astronomia, Teoria Heliocêntrica, Galáxias, Estrelas,
Constelações, Movimentos da Terra, Planetas e Planetas Anões.
Trabalharam-se primeiramente os conceitos: o que é Astronomia, Galáxias,
Estrelas e Constelações. Através de imagens mostradas na TV multimídia, fez-se a
abordagem histórica sobre a observação dos planetas, explicando-se o porquê do
nome de cada astro e a evolução histórica dessas observações até chegarmos à
configuração atual do Sistema Solar.
A abordagem esclareceu quais são os astros pertencentes ao Sistema Solar,
a definição de planeta, planeta anão, satélite natural, asteroide e cometa, que o Sol
é a única estrela pertencente ao Sistema Solar e é o centro desse sistema, com
outros astros orbitando ao seu redor (Teoria Heliocêntrica) e que o Sistema Solar é
uma pequeníssima região situada na periferia de uma galáxia chamada Via Láctea.
Provocada a curiosidade dos alunos, ocorreram diversos questionamentos
sobre características mais específicas de cada astro, como: a que distância está;
como a NASA obteve as imagens dos planetas; que equipamentos são utilizados
nas observações; se “naves” espaciais já chegaram até eles e também se existem
extraterrestres. Alcançado o objetivo de provocar a curiosidade dos alunos em
conhecer mais sobre os astros do Sistema Solar, passamos para o trabalho de
pesquisa, produção de resumo, apresentação oral e montagem de painel.
A análise do pós-teste revelou que, mais de 80% dos alunos avaliados
reconheceram que astronomia é o estudo dos astros.
Quanto aos astros que fazem parte do Sistema Solar, 94% dos alunos
reconheceram o Sol e os planetas e em torno de 55% reconheceram cometas,
asteroides, satélites naturais, gás e poeira interplanetária. Porém, após várias
semanas de trabalho e estudos, 21% dos alunos indicaram, equivocadamente,
constelações, estrelas, buraco negro, galáxias e Via Láctea, como componentes do
Sistema Solar.
Sobre o conhecimento da Teoria Heliocêntrica que define o Sol como centro
do Sistema Solar e outros astros orbitando ao seu redor, 44% dos alunos a
reconheceram.
Mais de 69% dos alunos souberam responder que temos períodos de
claridade e de escuridão (dia/noite) devido ao movimento de rotação que a Terra
realiza em torno de seu próprio eixo.
Com relação à nova definição de planeta, 61% dos alunos souberam
explicar porque Plutão não é mais considerado planeta e, até, citaram os nomes dos
planetas anões (Ceres, Plutão e Éris).
Ao compararem o tamanho do Sol e dos planetas com objetos esféricos
conhecidos, 94% dos alunos reconheceram que o Sol é o maior astro do Sistema
Solar e o compararam a uma bexiga gigante cheia, mas, quanto aos planetas,
encontraram dificuldades com as comparações proporcionais; apenas 30% dos
alunos compararam a Terra com um grão de soja; 26% compararam Júpiter a uma
laranja; 32% compararam Mercúrio a uma bolinha de sagu; 20% compararam Urano
a uma bola de tênis de mesa e 36% compararam Saturno com um limão
(comparação esta, em escala, com o Sol medindo 60 cm de diâmetro).
Quanto à noção de proporção das distâncias entre o Sol e os planetas,
apenas 4% dos alunos souberam expressá-las usando medidas numéricas; 22%
não souberam colocar as medidas, mas, escreveram que as distâncias são muito
grandes entre o Sol e os planetas e mais de 70% dos alunos não souberam ou não
responderam.
Ao observar o céu noturno, 8% dos alunos afirmaram saber reconhecer o
planeta Vênus; outros 8% escreveram que as estrelas são mais brilhantes que os
planetas, porém, 84% deles afirmaram não saber diferenciar uma estrela de um
planeta no céu noturno ou não responderam.
8 CONCLUSÃO
Com a análise dos dados obtidos, percebeu-se uma melhora no
conhecimento dos alunos, quanto a determinados conceitos da Astronomia, como: o
que é Astronomia, Configuração atual do Sistema Solar, Teoria Heliocêntrica,
Movimentos da Terra, Planetas e Planetas Anões.
Quanto à comparação de tamanhos e de distâncias entre o Sol e os
planetas, percebeu-se certa dificuldade de entendimento, talvez, por ser um
conteúdo bastante abstrato para a faixa etária, ou para esses alunos, aos quais o
projeto foi aplicado ou por não ser algo que esteja diretamente relacionado ao
cotidiano ou que tenha certa importância para os alunos em questão.
Pode-se concluir que houve aprendizagem, crescimento pedagógico dos
alunos e que parte da metodologia utilizada foi eficaz.
O desenvolvimento de atividades experimentais requer um preparo
antecipado para que o professor se familiarize com a atividade, tenha total domínio
dos conceitos, da metodologia e dos materiais com os quais irá trabalhar, lembrando
ainda que sua intervenção (mediação didática) será essencial para a superação da
observação como simples ação empírica e de descoberta.
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