astronomia para a 5ª série
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ISBN 978-85-8015-053-7 Cadernos PDE VOLUME I I Versão Online 2009 O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE Produção Didático-Pedagógica Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. GOVERNO DO PARANÁ SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO NRE de Ponta Grossa ASTRONOMIA PARA A 5ª SÉRIE. Professora PDE: Suzete Aparecida Bofi Professores Orientadores: Breno Leitão Waichel e Marcelo Emilio IES: UNIOESTE/UEPG Ponta Grossa 2010 0 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Secretaria de Estado da Educação Superintendência da Educação Departamento de Políticas e Programas Educacionais Coordenação Estadual do PDE CADERNO PEDAGÓGICO DE CIÊNCIAS ASTRONOMIA PARA A 5ª SÉRIE Professora PDE: Suzete Aparecida Bofi Professores Orientadores: Breno Leitão Waichel e Marcelo Emilio IES: UNIOESTE/UEPG Ponta Grossa 2010 1 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. DEDICATÓRIA Dedico: Aos meus pais -- que me ensinaram a sonhar e a lutar, com persistência, para transformar os sonhos em realidade. Aos meus filhos -- por compreenderem as minhas ausências. “O futuro pertence àqueles que acreditam na beleza dos seus sonhos.” Eleonor Roosevelt 2 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. AGRADECIMENTOS A Deus – que colocou as pessoas certas no meu caminho. Àqueles que admiro pela dedicação e trabalho desenvolvido no Ensino de Astronomia: - Professor Dr. João Batista Garcia Canalle - Professor Dr. Paulo Sérgio Bretones - Professor Dr. Rodolfo Langhi - Professora Dra. Rute Helena Trevisan - Professor Dr. Breno Leitão Waickel - Professor Dr. Marcelo Emilio - Professor Ms. Marcos Calil - À minha amiga do coração: Maria Madalena de Andrade Lazzaretti - À minha amiga de viagem: Vera Lúcia Zardo Anzolim. 3 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. SUMÁRIO INTRODUÇÃO.....................................................................................................8 UNIDADE 1- Universo .....................................................................................11 Observando o Céu.............................................................................................11 Um Pouco de Histórica da Astronomia..............................................................14 O Céu Primitivo.......................................................................................14 Os Primeiros Modelos do Universo.........................................................15 Alguns Astrônomos Importantes.............................................................18 Modelo Atual do Universo.......................................................................20 UNIDADE 2 - O Sistema Solar.........................................................................23 O Sistema Solar.................................................................................................23 Regiões do Sistema Solar ................................................................................24 UNIDADE 3 - Os Astros...................................................................................29 Uma Visão Geral do Sistema Solar...................................................................29 Sol...........................................................................................................29 Planetas..................................................................................................30 Satélites Naturais...................................................................................30 Asteróides...............................................................................................30 Cometas..................................................................................................30 UNIDADE 4 - Movimentos Celestes................................................................33 Abservar o céu orietando-se pelos pontos cardeais..........................................33 Construção do Pinhole.......................................................................................37 Forma de utilização do Pinhole..........................................................................38 4 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. UNIDADE 5 - Movimentos Terrestres.............................................................39 O Planeta Terra.................................................................................................39 Movimento de Rotação da Terra.......................................................................40 Movimento de Rotação e suas influências na vida dos seres vivos..................44 Movimento de Translação..................................................................................45 Movimento de Translação e suas influências na vida dos seres vivos..............48 A Lua: Satélite Natural da Terra........................................................................51 REFERÊNCIAS.................................................................................................52 5 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. APRESENTAÇÃO O presente caderno pedagógico é fruto da minha participação no Programa de Desenvolvimento Educacional – PDE, sob a orientação do Professor Dr. Breno Leitão Waichel, da Universidade Estadual do Oeste Paranaense (Unioeste) e do Professor Dr. Marcelo Emílio, da Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG). Pretendemos, através deste caderno, apresentar aos professores da rede estadual de ensino do Paraná, uma proposta de ensino para o conteúdo estruturante Astronomia que consta nas Diretrizes Curriculares da Educação Básica do Paraná para a 5ª série. Esta proposta tem o intuito de tornar a aprendizagem desse conteúdo estruturante significativa, sem perder o seu caráter científico nem, tampouco, tornar-se complexo para essa faixa etária e levando em consideração que, para muitos professores, este conteúdo é uma novidade. Considerando que a Astronomia é a mais antiga das Ciências e o ensino da Astronomia é fundamental na formação de um cidadão, através dela o ser humano pode se reconhecer como um ser integrante do Universo e morador de um frágil planeta que precisa de cuidados especiais para manter a vida sobre ele. Para tanto, o aluno precisa aprender a compreender que acontecimentos simples do dia a dia são fenômenos astronômicos sem os quais não existira vida e, para que essa compreensão ocorra, o professor precisa estar bem preparado. A princípio, este caderno propõe o resgate da prática de observar o céu, prática que, no passado, serviu como fonte de inspiração e de conhecimento para muitos e que deu origem à mais antiga das ciências e que, na atualidade, está tão presente nos meios de comunicação e, ao mesmo tempo, ficando incompreensível para a maioria da população. Na sequência, o caderno busca mostrar como a humanidade foi construindo o conhecimento a respeito do Universo. Para isso são relembradas 6 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. as teorias geocêntricas e heliocêntricas, apresentando texto e atividade prática que torna compreensível o Sistema Solar e que conceitua estrela, planeta, satélites, meteoros, cometas. De modo especial, o material didático que aqui estamos apresentando destaca o planeta Terra, suas características, seus movimentos e a relação de acontecimentos astronômicos com a vida dos seres vivos. Para isso, o caderno está dividido em unidades, em que cada uma delas aborda um conteúdo específico do conteúdo estruturante oficial de Astronomia, sendo que cada unidade apresenta sugestão de texto e de atividades práticas. Procuramos observar a metodologia proposta pelas DCE/PR utilizando de diversos procedimentos sugeridos por essas diretrizes, sendo que consideramos também os recursos tecnológicos existentes nas escolas paranaenses, em especial nas escolas do NRE de Ponta Grossa. Agora este Caderno Pedagógico está posto para a análise de sua relevância como contribuição para o processo de ensino-aprendizagem desse conteúdo estruturante na 5ª série do Ensino Fundamental. 7 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. INTRODUÇÃO Ao longo da história das reformas educacionais, a disciplina de Ciências vem passando por inúmeras reestruturações curriculares, de modo a atender as diferentes concepções e tendências teórico-metodológicas. Os professores dessa disciplina têm, nesse contexto, que compreender, incorporar e trabalhar a proposta de ensino de acordo com essas tendências, estando ou não preparados para atuar em sala de aula a partir dessas orientações. No início da década de 1990, no Estado do Paraná, implantou-se o Currículo Básico para a Escola Pública do Estado do Paraná. Nesse currículo oficial incluiu-se a Astronomia no ensino fundamental desde a pré-escola até a 8ª série, sendo que os conteúdos dessa área do conhecimento seriam trabalhados na disciplina de Ciências. Assim, a Astronomia, como parte importante da história das Ciências, passou então a integrar o currículo da disciplina. A partir da aprovação da LDB de 1996 (Lei Federal nº 9394/1996): [...] foram produzidos os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), que propunham uma nova organização curricular em âmbito federal. O Currículo Básico para o Paraná foi, oficialmente, substituído pelos PCN cujos fundamentos contribuíram para a descaracterização da disciplina de Ciências, pois, nesse documento, o quadro conceitual de referência da disciplina e sua constituição histórica como campo do conhecimento ficaram em segundo plano. (PARANÁ, 2009, p. 56). Em 2003, com as mudanças que estavam ocorrendo no cenário político nacional e estadual, deu-se início, no Estado do Paraná, a um processo de discussão em torno da produção das novas Diretrizes Curriculares da Educação Básica (DCE) disciplinares, dentre elas, a de Ciências, tendo esta, como objetivo principal “[...] estabelecer novos rumos e uma nova identidade para o ensino de Ciências” (PARANÁ, 2009, p. 56). Essas diretrizes curriculares estão organizadas em cinco conteúdos estruturantes, “[...] base estrutural de integração conceitual para a disciplina de Ciências do Ensino Fundamental” (PARANÁ, 2008, p. 64). Sendo eles: 8 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. - Astronomia, - Matéria, - Energia, - Sistemas Biológicos e - Biodiversidade. A partir de então, o ensino de Astronomia é parte integrante da disciplina de Ciências como um dos conteúdos estruturantes que trata da discussão sobre a origem e a evolução do universo. A proposta de ensino das DCE, ao inserir o ensino da Astronomia no currículo de Ciências, não considerou a formação dos professores que, em sua maioria, têm sua formação em Ciências Biológicas, cujo currículo não contempla nem mesmo os fundamentos básicos de Astronomia. Percebe-se, por isso, que os professores têm grandes dificuldades de tratar esse conteúdo. Além disso, existe uma demanda muito grande de formação continuada aos profissionais que atuam nesta disciplina que proporcione a eles conhecimentos basilares em Astronomia, que é a mais antiga das ciências, porém, ao mesmo tempo, tão desconhecida diante da sua complexidade. Todas as mudanças teórico-metodológicas têm suas características próprias e são dotadas de qualidades, porém não é coerente que os professores aprendam novas propostas de intervenção pelo método da experimentação, sendo o estudante o objeto a ser experimentado. Aos professores cabe a responsabilidade de serem mediadores do conhecimento para que ocorra, entre os estudantes, uma aprendizagem significativa e, também por isso, é fundamental que seja garantidas a eles as condições básicas para atuarem em sala de aula de acordo com a perspectiva da proposta apresentada, pois, devidamente capacitados, os professores passariam a ter segurança diante dos seus alunos ao ensinarem conceitos científicos desta ciência. Os encaminhamentos metodológicos sugeridos pelas DCE de Ciências consideram essenciais, tanto para a formação do professor quanto para sua atividade pedagógica, “[...] três aspectos importantes, a saber: a história da 9 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. ciência, a divulgação científica e a atividade experimental” (PARANÁ, 2008, p. 69) e essas orientações devem nortear o encaminhamento metodológico em sala de aula. Diante do exposto, a capacitação dos professores torna-se uma ação de caráter indispensável e urgente. Este caderno pedagógico é uma sugestão de como trabalhar com a Astronomia na 5ª série. Assim, esperamos que seja útil e facilite o trabalho dos professores em sala de aula. 10 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. UNIDADE 1 CONTEÚDO BÁSICO: Universo Objetivos desta unidade: -- despertar no aluno o interesse em observar o céu; -- compreender as definições de céu, universo e astros; -- conhecer a história da ciência a respeito das teorias geocêntricas e heliocêntricas; -- reconhecer a importância das contribuições de cada astrônomo da Antiguidade, da Idade Média e da Modernidade na produção histórica do conhecimento. Avaliação: Esta unidade poderá ser avaliada observando-se a participação individual e coletiva dos alunos da 5ª série nos estudos e nas atividades proposta abaixo. Além disso, pode ser proposta a esses alunos a produção de textos e de desenhos e a aplicação de prova escrita. Observando o céu O homem primitivo vivia em contato direto com o ambiente daquela época, utilizava-se de cavernas para proteger-se e tinha uma aparência diferente do ser humano atual devido ao modo de vida e ao ambiente. A agricultura e a pecuária foram as primeiras atividades econômicas do homem, por isso era muito importante observar e conhecer as plantas e os animais, pois eram sua fonte de alimentação, de vestuário e de habitação. Utilizavam raízes, frutos e carnes de animais como alimento; utilizavam os couros desses animais para fazer suas roupas; e utilizavam pedras e barros ou folhagens, galhos e cipós para fazer suas moradias. Todos esses elementos da natureza, de alguma forma, têm relação com fenômenos astronômicos, como sucessão das estações do ano, ou sucessão de chuvas e estiagens, ou de épocas quentes e frias. 11 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. A produção e o domínio do fogo, nesse universo de fenômenos, foram fatores fundamentais para o desenvolvimento da nossa espécie, no sentido de adaptação e domínio dos diversos fenômenos da natureza. A observação constante do céu foi fundamental para iniciar a marcação do tempo. O aparecimento do sol a cada manhã, com sua claridade, marcava o dia, e a sua ausência no poente e, com isso, a escuridão marcava a noite. A Lua e suas diversas formas repetiam-se de forma cíclica e, com isso, gerou o período que foi chamado de mês. O homem primitivo (pré-história) percebeu a existências de fenômenos e de ciclos específicos que eram definidos pela presença do Sol e das estrelas e isso fez com que ele relacionasse os hábitos dos seres vivos com esses acontecimentos notáveis no céu. O período de claridade e o de escuridão facilitava ou dificultava a caça, o pastoreio a pesca e o ataque de predadores. A posição de certas estrelas marcava épocas de seca, de chuvas, de frios intensos, facilitando a definição de épocas mais propícias para o plantio e a colheita de produtos agrícolas, o que era fundamental prever para garantir a sobrevivência do povo primitivo. O hábito de observar o céu levou o homem a iniciar a história do conhecimento e abriu as portas do mundo da ciência para os seres humanos. Será que atualmente nós temos o hábito de observar o céu? Será que essa prática é importante nos dias atuais? α) Diálogo com os alunos: 1) O que é céu? 2) Vocês sabem qual é o nome científico do céu? 3) O que é Universo? 4) O que são astros? 5) O que você observa na abóbada celeste (céu) durante o dia? 6) O que você observa na abóbada celeste (céu) durante a noite? 7) Qual é o nome da Ciência que se preocupa em estudar os astros? 12 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. 8) Como são chamadas as pessoas que observam e estudam o céu? Os conceitos abaixo são fundamentais a serem compreendidos pelos alunos: - CÉU: É uma superfície esférica, limitada pela linha do horizonte, onde os corpos celestes parecem projetados, ou seja, é a parte do Universo que podemos ver. (Marcos Calil) É o lugar genérico do espaço ocupado pelos corpos celestes. A Terra também é um corpo celeste, logo nós estamos no céu! (João Batista Garcia Canalle) Fundo sobre o qual se observa os astros. (Ronaldo Rogério de Freitas Mourão) - ASTRO: Objeto celeste. (Marcelo Emilio) - UNIVERSO: É o conjunto de matéria e energia existente no espaço. (Ronaldo Rogério de Freitas Mourão) • O diálogo é oral, porém o professor pode registrar, no quadro de giz, as respostas dos alunos. Após a conversação, os alunos podem registrar o conteúdo da conversa no caderno, em forma de texto, pois o registro ajuda a organizar o conhecimento. β) Construção coletiva do texto, a partir do diálogo entre professor e alunos e dos conceitos científicos fundamentais sugeridos: Atividade prática: Observar o céu 1) Em sua casa você irá observar o céu, a olho nu, durante o dia e também à noite e registrar, em forma de desenho, o que você observou: a) Desenhe, no quadro abaixo, o que você observa no céu: Céu diurno Céu noturno - A atividade de representar com desenho o céu diurno e noturno pode ser feita em cartaz para amostra posterior no saguão da escola. 13 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. 2) Pode ser solicitado aos alunos que fotografem o céu (diurno e noturno), que tragam as fotos para a escola para então organizar uma exposição. (Ao fotografar o céu é preciso ter cuidado com os raios solares, pois eles queimam e, se olharmos diretamente para eles, poderemos ficar cegos.) A exposição das fotos poderá facilitar aos alunos a compreensão dos diferentes aspectos do céu. 3) Usar a TV Pendrive e mostrar imagens do céu. Aprimorar a discussão e revisar os conceitos apresentados (céu, Universo, abóbada celeste, astrônomos e astronomia). Um Pouco de Histórica da Astronomia. O Céu do Homem Primitivo. Talvez durante muitos milênios o homem não percebeu a presença do céu devido ao ambiente hostil em que vivia. A alternância do dia e da noite, ou seja, do claro e do escuro sempre condicionou toda a atividade da vida sobre a Terra. Forçosamente o Sol deve ter chamado a atenção por primeiro, isso por causa da necessidade de se expor ao Sol nas manhãs de frio ou de se proteger à sombra nas horas mais quentes. Muitos milênios podem ter se passado até que a atenção do ser humano fosse capaz de perceber a presença das estrelas, porém, ao percebê-las, o homem passou a buscar explicações para os fenômenos observados, por isso muito do conhecimento elaborado pelo homem deu-se a partir da observação do céu. A observação metódica do céu e os registros deram origem à Astronomia, a mais antiga das ciências. 14 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Os povos antigos atribuíam divindades aos astros. O Sol e a Lua eram tidos como deuses que orientavam as suas vidas. Na medida em que o conhecimento humano foi se desenvolvendo, os povos foram percebendo que a natureza, especialmente no reino vegetal, tinha um comportamento cíclico que estava associado aos diferentes aspectos do céu estrelado. Estrelas e paisagens do céu foram associadas a épocas do ano e isso permitiu um maior controle no plantio e na colheita de produtos agrícolas. Um exemplo disso é a estrela Spica, sinal da época de colheita do trigo no hemisfério norte. No hemisfério sul, a época da colheita da soja é marcada pela presença das “Três Marias” (Constelação de Órion) e a época do plantio do trigo é marcada pela presença da Constelação de Escorpião. Há menos de mil anos de nossa era, os babilônios tinham acumulado grande número de conhecimentos sobre o céu. Eles perceberam a presença dos planetas e deram a eles nomes dos seus deuses. O homem primitivo pensava que a Terra fosse plana, porém a observação metódica do céu permitiu que alguns povos (como os chineses, os caldeus, os babilônios, os gregos e os egípcios) tivessem um importante conhecimento e registros sobre os astros que permitiram mudar essa maneira de pensar. Os Primeiros Modelos do Universo O céu, por sua beleza inegável, sempre foi objeto de contemplação e de desafio para o ser humano e, por isso, muitos foram aqueles que, desde a Antiguidade até os dias atuais, buscaram e buscam explicar os mistérios do Universo. 15 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. No século VI a.C., um filósofo grego que vivia na cidade de Mileto (Itália) e se chamava, por isso, Tales de Mileto (624 a.C – 547 a.C.), introduziu a ideia que a Terra tinha a forma de um disco plano rodeado de oceano. Para Anaximandro (611 a.C. – 547 a.C.), filósofo grego natural também de Mileto, o céu era uma esfera e a Terra um pequeno cilindro suspenso livremente no seu centro. Certo tempo depois surgiu Eudoxus de Cnidos ou, simplesmente, Eudóxio (406 a.C. – 355 a.C.). Era um hábil geômetra, pois idealizou um sistema para representar o movimento dos astros. Esse engenhoso sistema era constituído de esferas concêntricas – com um mesmo centro. Essas esferas rodavam ao redor da Terra. Mais tarde, um outro filósofo grego, que exerceu muita influência durante muitos séculos sobre os pensadores da Europa, chamado Aristóteles (383 a.C. – 322 a.C.), construiu sua própria visão de Universo baseando-se em Eudóxio. Para Aristóteles, o Universo seria constituído de esferas com um mesmo centro (concêntricas), chegando ao número de 56 esferas, onde se encontravam os astros. Tal modelo tornava o Universo parecido com uma “cebola”. Um dos maiores astrônomos gregos foi Hiparchos ou Hiparcos. Ele viveu em Rodes no século II a.C. e deixou uma base sólida de estudos astronômicos, pois elaborou o primeiro catálogo estelar, determinou o comprimento do ano trópico, mediu o raio da Terra, o tamanho e a distância da Lua e tentou fazer o mesmo com o Sol, além de ter aperfeiçoado instrumentos astronômicos, sendo que o resultado do seu trabalho foi preservado pelos seus sucessores. Aristarco de Samos (310 a.C. – 230 a.C.) apresentou novas ideias. Foi o primeiro a afirmar que a Terra girava ao redor do Sol, assim como em torno do seu eixo, assim contrariando o que diziam os gregos, pois, para os gregos, daquela época, a Terra era imóvel no centro da esfera celeste. 16 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. A proposta de Aristarco, de tão avançada, foi rejeitada, acusada de herege e subversiva, porém quinze séculos mais tarde foi uma das razões para que um período histórico importante fosse chamado de Renascimento. Depois surgiu um outro importante estudioso grego, já na nossa era e que viveu em Alexandria, no Egito. Todo o conhecimento astronômico acumulado até aquela época foi sistematizado por ele, pois era astrônomo, astrólogo, geógrafo e matemático. Trata-se de Cláudio Ptolomeu (90 d.C. 170 d.C.). Em sua obra, intitulada Syintaxis Mathématica, que ficou conhecida como Almagesto (O Maior), preservou o trabalho de Hiparco e tentou descrever de forma geométrica os movimentos dos astros que observava no céu. Ele propôs um modelo em que “a Terra seria imóvel no centro do Universo, envolvida por muitas esferas transparentes. Cada uma das esferas era responsável pelo movimento de cada um dos astros: esfera da Lua, de Mercúrio, de Vênus, do Sol, de Marte, de Júpiter e de Saturno e, por último, a esfera das estrelas fixas”. Esse modelo ficou conhecido como Teoria Geocêntrica (que tem a Terra como centro). Por volta de 1500 da nossa era apareceu um jovem polonês chamado Nicolau Copérnico (1473 – 1543). Fora estudar na Itália, na Universidade de Pádua, onde se formou médico e astrônomo. Ali na Itália ele pôde ver o “renascimento” das ideias dos gregos e, entre elas, estavam as ideias de Aristarco de Samos. Ele estudou também o modelo geocêntrico de Cláudio Ptolomeu e percebeu nele um grande número de ideias errôneas. No período histórico chamado Renascimento (período do despertar cultural do Ocidente 1350 – 1600) e como uma das principais características desse período histórico, Nicolau Copérnico propôs a idéia de um Sistema Heliocêntrico (que tem o Sol como centro). Com base nas ideias de um Universo geométrico, Nicolau Copérnico afirmava que o Sol estaria no centro do Universo e que as esferas dos planetas (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno) se moviam em torno dele. A Terra ocuparia a terceira esfera e seria apenas o centro da esfera da Lua. 17 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Para Copérnico, o movimento diário do céu, assim como o movimento do Sol no céu, é aparente, pois o que se movimenta produzindo os dias e as noites é a Terra. Dizia também que a distância entre a esfera das estrelas fixas seria maior que a distância entre a Terra e o Sol. É sabido que as ideias de Copérnico foram, na época, consideradas sem fundamento e contrárias ao ensinamento da Igreja Católica, mesmo assim elas foram muito lidas e discutidas na época e divulgadas por Giordano Bruno. Giordano Bruno (1548 -1600), filósofo italiano, foi um grande defensor e divulgador das ideias de Copérnico, e, baseando-se nelas, ele propunha que: - O Sol está no centro do sistema dos planetas, mas o Sol também deve ser uma estrela, como essas das quais devem existir outros milhares ou milhões. - O céu de Giordano Bruno não tinha estrelas fixas em uma esfera rígida, mas era aberto e ilimitado. Os pontos do céu deveriam ser outros sóis sem conta. E sendo as estrelas outros tantos sóis, poderiam ter seus planetas com vida e até outras tantas humanidades. De acordo com as ideias de Giordano Bruno, o homem seria um minúsculo ser, habitante de um minúsculo planeta que, por sua vez, girava ao redor de uma estrelinha comum, que é o Sol. Por causa desta e de outras ideias, Giordano Bruno, o profeta de um Universo cheio de sóis, de planetas, de vida e sem limites, foi condenado, pelo tribunal eclesiástico da Igreja Católica -- tribunal conhecido como Santa Inquisição -- a ser queimado vivo. Alguns Astrônomos importantes Muitos outros astrônomos vieram depois desses acima mencionados e que contribuíram com o início da Astronomia: - Tycho Brahe (1546 - 1601): Astrônomo dinamarquês, que tinha grande conhecimento de astronomia e, por ser apaixonado pela matemática e também muito briguento, perdeu a ponta do nariz numa briga por uma discordância a 18 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. respeito de uma equação matemática, passando a usar uma prótese metálica para disfarçar a ausência da ponta do nariz. Muito rico, ele construiu um observatório na ilha de Hven, local chamado de Uraniborg, de onde, durante muitos anos, fez muitas medições astronômicas muito exatas jamais vistas. Usando suas observações, ele construiu um modelo de Universo que era alternativo entre o de Cláudio Ptolomeu e o de Nicolau Copérnico. O sistema de Tycho Brahe colocava todos os planetas girando em torno do Sol, que, por sua vez, como a Lua, girava em torno da Terra, que continuava sendo o centro do Universo. - Johannes Kepler (1571 – 1630): Astrônomo alemão que foi contratado por Tycho Brahe para trabalhar com ele e, após muitas discordâncias entre eles, recebeu a missão de calcular, com precisão, a órbita de Marte. Kepler demorou oito anos para entender e decifrar a órbita de Marte com base nos dados observacionais precisos de Tycho Brahe. Através de um estudo profundo e paciente dos dados de Brahe, formulou as leis que descrevem o movimento dos planetas. Essas leis ficaram conhecidas como as Leis de Kepler. - Galileu Galilei (1564 – 1642): Matemático e professor, inventou uma bomba d’água, elaborou um compasso geométrico e militar, construiu um termômetro e aperfeiçoou a luneta, aparelho inventado pelos holandeses e que tinha a capacidade de aproximar os objetos distantes. Com os aperfeiçoamentos que fez na luneta dos holandeses, ele foi o primeiro a realizar observações astronômicas importantes com ela. Usando a luneta para observar o céu, descobriu, entre outras coisas, que: a) a Lua tem a superfície cheia de buracos, planícies vales e montanhas; b) que o Sol possui manchas e se movimenta; e c), ao observar Júpiter, descobriu quatro pequenos objetos que se moviam em torno dele. Esses objetos são os satélites de Júpiter e esses ficaram conhecidos como satélites galilelianos. 19 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. As observações de Galileu Galilei reforçaram a Teoria Heliocêntrica e revelaram ao mundo um novo Universo. O Modelo Atual do Universo Tantos foram os homens que se dedicaram ao estudo do céu, que o conhecimento foi se acumulando de tal forma que se tornava possível de ser comprovada sua veracidade. Por volta de 1755 um filósofo alemão, chamado Immanuel Kant (1724 – 1804), foi o primeiro a propor que poderiam existir sistemas estelares como nossa Galáxia, aos quais ele atribuiu o nome de “universo-ilha”, porém, a grande distância até tais objetos impedia provar se eles pertenciam ou não à nossa Galáxia. No início do século 20 havia astrônomos que defendiam que algumas nebulosas eram objetos extragalácticos e outros que defendiam que tudo o que havia no Universo estaria dentro da Galáxia Via Láctea. Em abril de 1920, dois astrônomos, Harlow Shapley (1885 – 1972) e Heber Doust Curtis (1872 – 1942), participaram de uma discussão sobre essa divergência de idéias. Esse acontecimento foi tão importante para a Astronomia que ficou conhecido como “Grande Debate”. Mesmo assim, no decorrer desse debate, a argumentação de cada um deles não conseguiu ser forte o suficiente para que um vencesse o outro e então a questão ficou sem solução. O advento do telescópio possibilitou que Edwin Powell Hubble (1889 1953) resolvesse a questão. Hubble conseguiu identificar a existência de um tipo especial de estrelas e calcular, a partir do brilho dessas estrelas, a sua distância, e chegou à conclusão de que elas estavam além dos limites da nossa Galáxia, ou seja, pertenciam à outra galáxia. Durante a segunda metade do século XX e a partir dos inventos de Hubble, a tecnologia para observar o céu evoluiu muitíssimo, conseguindo-se provas de que nem a Terra nem, tampouco, o Sol é o centro do Universo. O Sol é apenas o centro de um conjunto de astros que se movimentam em torno dele formando, dessa forma, o Sistema Solar, e que este sistema é parte 20 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. integrante da galáxia Via Láctea, sendo que esta, por sua vez, é apenas uma das centenas de milhões de galáxia que constituem o Universo. Galáxia é um conjunto de gases, poeira e estrelas aparentemente isolado no espaço cósmico. A Via Láctea é uma entre a imensidão de galáxias que existem e o seu nome (que, em latim, significa “caminho leitoso”) foi dado em razão de que forma uma faixa esbranquiçada de estrelas no céu nas noites sem nuvens. O telescópio HUBLLE fez imagens impressionantes do Universo, descobrindo, em um lugar que os astrônomos imaginavam vazio, uma imensidão de galáxias. Atividades: a) Apresentação do texto: • O texto pode ser apresentado aos alunos em forma de slides para promover uma boa discussão sobre ele no que se refere à historicidade da construção do conhecimento e da importâncias da contribuição daqueles que se dedicaram a essa construção. b) Pesquisa: • Após a apresentação do texto, sugerir que os alunos pesquisem, em livros ou na internet, sobre: -- os astrônomos apresentados, de modo a ampliar o conhecimento; -- os modelos de Universo propostos pelos astrônomos apresentados. Atividades práticas: 1ª) Modelos Geocêntrico e Heliocêntrico • Em grupos: a) Construir os modelos geocêntrico e heliocêntrico usando: - EVA ou cartolina (para fazer a representação do Sol, dos planetas e das estrelas); 21 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. - cola quente ou cola que se adapte ao material escolhido para ser usado na construção do modelo; - um retângulo de TNT (de 80 cm x 90 cm) ou uma tira de papel Kraft com 90 cm de comprimento (para desenhar as órbitas e colar os objetos celestes: Sol, Terra, Lua e os demais planetas presentes nesses sistemas e as estrelas); - pincel atômico; - compasso grande de madeira (para desenhar as órbitas). 2ª) Produção de cartazes: • com a figura e os principais feitos dos astrônomos citados no texto; • com o telescópio Hublle; • com imagens do telescópio Hublle; • com imagens de galáxias. 22 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. UNIDADE 2 CONTEÚDO BÁSICO: Sistema Solar Objetivos da unidade: -- reconhecer as características básicas do Sistema Solar; -- compreender que o Sistema Solar faz parte de uma galáxia; -- reconhecer que a Via Láctea é a galáxia onde se localiza o Sol e o Sistema Solar. Avaliação: Esta unidade poderá ser avaliada observando-se a participação individual e coletiva dos alunos nos estudos e nas atividades desenvolvidas, bem como na produção de textos, de desenhos, de maquete e de provas escritas. Sistema Solar Após vários modelos do Universo, os astrônomos modernos, usando diversos aparelhos (lunetas, telescópios, sondas espaciais, radiotelescópios...), descobriram que ele é repleto de galáxias. Entre as centenas de bilhões de galáxias existentes encontra-se a Via Láctea. A Via Láctea é uma galáxia formada por aproximadamente 100 bilhões de estrelas e entre elas encontra-se o SOL. Em torno do Sol movimenta-se um conjunto de astros que constituem o Sistema Solar. O Sistema Solar é um conjunto de astros formado por uma estrela: Sol, 8 planetas, mais de uma centena de satélites naturais, asteróides, cometas, 5 planetas anões (entre eles, Plutão), partículas de gases e poeira. Os planetas que fazem parte do Sistema Solar são: - Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. 23 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Desde 2006, Plutão, que antes era considerado planeta, passou a ser classificado como planeta anão. Oficialmente, são considerados como planeta anão: Plutão, Éris, Makemake, Haummea e Ceres, que foi considerado planeta no passado, depois asteróide e voltou a ser considerado planeta, mas planeta anão. Esses astros (os planetas anões) receberam essa nova classificação porque, apesar de girarem ao redor do Sol e terem a forma arredondada, não exercem domínio sobre sua órbita nem sobre a órbita de seus satélites naturais. Órbita é a trajetória percorrida por um astro em torno de outro. Regiões do Sistema Solar Para melhor descrever o Sistema Solar, os astrônomos preferem dividilo em algumas partes que abrigam objetos possuidores de características semelhantes. Além do Sol, dos planetas e de seus satélites, existem três regiões no Sistema Solar, que, ao invés de abrigarem apenas um objeto celeste, abrigam milhares ou milhões de pequenos objetos que também descrevem órbitas ao redor do Sol. Essas regiões são: - Cinturão de Asteróides – localizado entre as órbitas de Marte e Júpiter, local onde se encontra a maioria dos asteroides; - Cinturão Trans-Netuniano ou Cinturão de Kuiper – está localizado a partir da órbita de Netuno, tem a forma de um disco e abriga milhões de pequenos objetos celestes; - Nuvem de Oort - está localizada muitíssimo distante dos planetas mais afastados do Sol, sendo a região mais longínqua do Sistema Solar e possuindo possivelmente milhões de objetos celestes que seriam os restos da formação do Sistema Solar; é, provavelmente, o local de origem dos cometas que 24 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. cruzam o Sistema Solar; a Nuvem de Oort tem a forma de uma esfera imensa que envolve todo o Sistema Solar. • Apresentar o texto aos alunos e discutir as informações nele contidas. 25 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Atividades: 1) Atividade Prática: • Construir um Sistema Solar em escala para comparar o tamanho dos planetas com o Sol: Materiais que serão usados: - jornais velhos; - papel alumínio; - balão látex gigante (aniversário) na cor amarelo; - 2,51 m de barbante para medir o diâmetro do balão que representa o Sol à medida que enche o balão posiciona o barbante bem no seu equador até que o arco de barbante circunde totalmente o balão; Medidas em escala para a construção do Sistema Solar (cada 10 milhões de quilômetros corresponde a 1 cm): Astro Diâmetro Equatorial Astro na Escala (mm) Diâmetro Equatorial na Escala (mm) Sol 800,0 Mercúrio 2,8 Vênus 7,0 Terra 7,3 Marte 3,9 Júpiter 82,3 Saturno 69,4 Urano 29,4 Netuno 28,9 Fonte: NOGUEIRA, Salvador, Canalle J. B.G. Astronomia: Ensino fundamental e médio. Brasília: MEC, SEB, MCT; AEB, 2009. 232 p. Il. (Coleção Explorando o Ensino; v. 11, p. 84). • Orientar os alunos para que eles, usando o compasso, desenhem os círculos que representam cada um dos planetas de acordo com a escala da tabela acima. • Dividir os alunos em grupos de modo que cada grupo modele, usando jornais velhos e papel alumínio, o globo representativo de cada planeta, usando como modelagem os círculos que desenharam. • Encher o balão de látex até atingir o diâmetro equatorial correspondente ao arco de barbante de 2,51 m (usar o aspirador de pó para encher o balão – porém é preciso fazê-lo funcionar ao contrário). 26 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Observação: Deve-se construir o mesmo sistema, porém plano, para representar as regiões do Sistema Solar. Materiais: - 3 m de papel kraft; - 4 folhas de papel cartão ou cartolina americana na cor amarela para fazer o Sol; - retalhos de cartolina ou EVA para fazer os planetas; - retalhos de EVA, de cores diversas, picados bem pequenos, para representar o cinturão de asteroides, de Kuiper e a Nuvem de Oort. 2) Atividade Prática: • Comparação das distâncias médias dos planetas ao Sol. Materiais necessários: - tira de papel Kraft na largura do papel e com 6,5 m de comprimento; - 1 EVA de cor escura, recorte dele 9 bolinhas com 2 cm de diâmetro; - 4 folhas de papel cartão ou de cartolina americana na cor amarelo para representar o Sol; - pincel atômico; - cola branca; - 1 fita métrica. Procedimentos: • Após a reunião e preparação dos materiais, colar o Sol e, a partir dele, as bolinhas que representam os planetas de acordo com a escala de distâncias do quadro abaixo. 27 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Tabela com as distâncias médias dos planetas ao SOL na escala (cada 10 milhões de quilômetros correspondem a 1 cm): Planeta Distância Média Ao Sol Distância ao Sol na Escala (km) Adotada (cm) Mercúrio 57.910.000 5,8 Vênus 108.200.000 10,8 Terra 149.600.000 15,0 Marte 227.940.000 22,8 Júpiter 778.330.000 77,8 Saturno 1.429.400.000 142,9 Urano 2.870.990.000 287,1 Netuno 4.504.300.000 450,4 Fonte: NOGUEIRA, Salvador, Canalle J. B.G. Astronomia: Ensino fundamental e médio. Brasília: MEC, SEB, MCT; AEB, 2009. 232 p: Il. (Coleção Explorando o Ensino; v. 11, p. 70). 28 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. UNIDADE 3 CONTEÚDO BÁSICO: Astros Objetivos da unidade: -- diferenciar estrelas, planetas, planetas anões, satélites naturais, asteroides e cometas. Avaliação: Esta unidade poderá ser avaliada observando-se a participação individual e coletiva dos alunos nos estudos e nas atividades desenvolvidas, bem como na pesquisa, na produção de cartaz, nos desenhos, na apresentação oral e nas provas escritas. Uma Visão Geral do Sistema Solar Sol O corpo maior, e certamente o mais importante, no Sistema Solar é o Sol. O Sol é uma estrela formada por uma massa de gases quentes e por isso é um astro luminoso e brilhante em torno do qual giram a Terra e os demais planetas. Os principais gases que compõem o Sol são o hidrogênio e hélio. O Sol é considerado uma estrela, pois produz uma grandiosa quantidade de energia na forma de radiação luminosa, ultravioleta e infravermelha. As radiações solares são as fontes de luz e temperatura responsáveis pela vida na Terra. Em matéria de tamanho, o Sol é 300.000 vezes maior que a Terra e é a estrela mais próxima dela. A distância entre o Sol e a Terra é de 150.000.000 de quilômetros e sua luz demora pouco mais de oito minutos para chegar até ela, sabendo que a velocidade da luz é de 300.000 km/s. Estrelas são objetos celestes formados basicamente de gás, que têm a forma esférica. No interior desses objetos reinam temperaturas e pressões 29 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. elevadíssimas, por isso produzem energia, em seu interior, através de fusão nuclear. Planetas Planeta é um astro que, não sendo uma lua, tendo a forma arredondada e dominando sua órbita, se movimenta em torno do Sol. A palavra PLANETA procede do grego antigo e significa estrela errante. Os planetas do Sistema Solar foram separados em duas grandes categorias: - Planetas internos ou terrestres: são os quatro planetas mais próximos do Sol, ou seja: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Todos eles são pequenos, aquecidos e compostos, basicamente, de rochas e de metais e têm superfície sólida. - Planetas externos ou gigantes: são os quatro planetas seguintes: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Eles são enormes, compostos de materiais leves, que se apresentam na forma de gases, de gelos e de líquidos. Os Satélites Naturais São astros menores que orbitam os planetas. A Lua é o satélite natural da Terra. Asteróides Os asteróides são pequenos objetos celestes que parecem “blocos de pedra”, estão situados na parte interna do Sistema Solar, no Cinturão de Asteróides entre as órbitas de Marte e Júpiter e na parte externa, no Cinturão de Kuiper, que se localiza após a órbita do planeta anão Plutão. Cometas Os cometas são objetos do Sistema Solar de fraca luminosidade, constituídos por aglomerados de pequenas partículas sólidas e um envoltório 30 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. gasoso. À observação apresentam-se frequentemente como formados por um núcleo, uma coma e uma cauda. Na proximidade do Sol, por efeito da pressão e radiação, forma-se, em grande número de cometas, uma longa cauda, em sentido oposto ao Sol e que se estende por milhares de quilômetros. Os cometas, que descrevem, na maioria das vezes, órbitas elípticas muito alongadas, têm aparições periódicas, por isso são chamados “cometas periódicos”. O Cometa Halley é um exemplo de cometa periódico, pois ele é visível a cada 76 anos, sendo que a sua ultima aparição foi em 1986. O Cometa Halley não será mais o mesmo, pois, nessa aparição de 1986, cansado de tanto orbitar o Sol, seu núcleo se partiu em duas partes, portanto, na sua próxima aparição, se mostrará com uma nova forma. Algumas denominações curiosas para os cometas: - astro cabeludo – egípcios; - estrelas vassouras – China e no Japão; - bola de gelo suja – Fred Whipple astrônomo norte-americano, 1950. • Apresentar este texto e discuti-lo com os alunos. Atividades: • Pesquisa a) Solicitar que os alunos pesquisem sobre os asteroides e os cometas e produzam cartazes, textos, desenhos... b) Solicitar que os alunos pesquisem as principais características dos planetas Observação: As pesquisas poderão ser feitas em casa, na biblioteca ou no laboratório de informática da escola. 31 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. • Atividade prática a) Organizar os alunos em grupos e pedir que cada grupo traga para a aula seguinte uma cartolina, uma bola de isopor de 150 mm de diâmetro, tinta guache e pincel. Observação: A bola de isopor pode ser substituída por bolas feitas com jornais velhos (não tem custo e é ecologicamente correto). b) Cada grupo se responsabilizará em produzir a maquete de um planeta pintando-o de acordo com as características do planeta determinado ao grupo. c) Depois das maquetes prontas, cada grupo elege um apresentador, que irá apresentar o planeta e suas principais características. • Além dessas, pode-se planejar diversas atividades individuais: palavra cruzada, questões... 32 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. UNIDADE 4 CONTEÚDO BÁSICO: Movimentos celestes Objetivos da unidade: -- entender que o Sol, a Lua e as estrela apresentavam um movimento aparente no céu; -- compreender que a Terra se movimenta e que a Lua se movimenta em torno dela e ambas em torno do Sol; - compreender os movimentos de rotação e de translação da Terra. Avaliação: Esta unidade poderá ser avaliada observando-se a participação individual e coletiva dos alunos nos estudos e nas atividades desenvolvidas, bem como nas anotações de observações realizadas individualmente, na produção de desenhos, cartazes, textos e provas escritas. Observar o céu orientando-se pelos pontos cardeais. • Relembrar com os alunos os astros que estão habituados a ver no céu durante o dia e durante a noite. • Relembrar os pontos cardeais. a) Questionamentos: 1) Onde o Sol aparece todas as manhãs? 2) O que acontece com o Sol à medida que o dia vai passando? 3) Onde o Sol desaparece todas as tardes? 4) O que acontece com a Lua e as outras estrelas durante a noite? 5) Vemos o Sol aparecer sempre na mesma posição? 6) E a Lua e as outras estrelas? • Os dados obtidos durante os questionamentos orais poderão ser organizados em forma de texto. 33 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Atividade Prática: observar o céu e fazer anotações • Nesta atividade você irá observar astros e suas posições no céu, durante alguns momentos do dia ou da noite. Durante o dia, acompanhará o Sol e, à noite escolherá, uma estrela, um grupo de estrelas ou ainda a Lua. • Trata-se de observar e registrar a posição do astro escolhido em diferentes momentos do dia e da noite. • Para realizar suas observações, escolha um local de onde você sempre fará suas observações (janela do seu quarto, quintal...) e escolha, também, um ponto de referência (como um poste, uma árvore...). • Você deverá anotar, em pelo menos 3 (três) horários diferentes se os astros observados aparecem à direita, à esquerda, acima ou abaixo do topo do ponto de referência. Sua anotação pode ser acompanhada por um desenho; • Anote suas observações no quadro abaixo: Céu diurno: Dia Horário Posição do Sol em relação à referência • Agora faça um desenho tentando representar o “trajeto” do SOL no Céu, a partir do que você observou, de preferência incluindo o local de referência escolhido. • Anote aqui suas observações feitas durante a noite. 34 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Céu noturno: Dia Horário Posição do astro escolhido em relação à referência • Represente, com desenho, o trajeto realizado pelo(os) astro(os), incluindo o ponto de referência. α) A partir de suas observações, registradas nos quadros e nos desenhos, o que você pode concluir a respeito do movimento dos astros observados? β) Em que sentido se dá o movimento dos astros? Responda utilizando suas observações e seu conhecimento sobre pontos cardeais. - Para que o aluno compreenda os pontos cardeais é importante realizar com eles a atividade prática de construção de um Gnomon – que consiste um fincar em um local plano (no pátio da escola ou no quintal de casa) um cabo de vassoura e a cada meia hora observar sua sombra e marca -- lá fincando na extremidade da sombra um pedaço de palito de sorvete. Feitas pelo menos 4 observações seguidas e as devidas marcações das sombras, identificar as sombras mais longas e traçar uma linha reta que divida exatamente ao meio o ângulo (bissetriz) formado pelo desenho das sombras, esta linha indica os pontos cardeais Norte – Sul, traçando uma linha perpendicular a esta, a mesma indicará os pontos cardeais Leste – Oeste. 35 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Ilustração 1: Imagem feita com recurso do Corel Draw x4, por Suzete Aparecida Bofi • As respostas para estes questionamentos poderão ser dadas em forma de texto (produzido pelo aluno). Assim, além de organizar o conhecimento, ele estará desenvolvendo sua habilidade de escrita. ATENÇÃO, todos! Jamais olhem diretamente para o Sol, exceto com máscara de soldador com vidro 14, pois olhar diretamente para o Sol pode cegar. Para que todos observem o Sol, inclusive visualizando as manchas solares, sugerimos que cada aluno construa o seu telescópio. Esta atividade prática é chamada de PINHOLE. Materiais: - 2 folhas papel cartão de cor preta (colorida dos dois lados); - 50 cm de papel alumínio; - tesoura; - fita adesiva; - cola; - meia folha de papel milimetrado. 36 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Procedimento: 1º - Cole uma folha na outra e enrole-as de modo que se obtenha um tubo/cano. 2º - Numa das extremidades, feche com papel alumínio, prenda-o com fita adesiva, e faça um pequeno furinho – para fazer o furinho use a ponta do lápis. 3º - Na outra extremidade recorte um retângulo médio e feche a extremidade do cano com papel alumínio, porém, antes forre o papel alumínio com um circulo de papel milimetrado e coloque esta parte voltada para o interior do cano. 4º - Leve os alunos ao pátio da escola num dia ensolarado e oriente-os para que apontem seu telescópio para o Sol e observem sua sombra até que ela se torne mínima. Quando isso acontecer, raios solares terão entrado nele desenhando magicamente o Sol no papel milimetrado, que poderá então ser observado, pelo retângulo aberto no cano. Esta é uma forma correta de observar o Sol, inclusive as manchas solares e não oferece riscos ao olhos dos humanos. Construção do Pinhole: Ilustração 2: Imagem feita com recurso do Corel Draw x4, por Suzete Aparecida Bofi 37 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Forma de Utilização do Pinhole: Ilustração 3: Imagem feita com recurso do Corel Draw x4, por Suzete Aparecida Bofi 38 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. UNIDADE 5 CONTEÚDO BÁSICO: Movimentos Terrestres Objetivos da unidade: -- compreender que a Terra se movimenta e que a Lua se movimenta em torno dela e ambas em torno do Sol; -- compreender os movimentos de rotação e de translação da Terra; -- compreender as consequências e as influências dos movimentos terrestres na vida dos seres vivos; -- entender ocorrências astronômicas (dia, noite, estações do ano, fases da lua) como fenômenos da natureza; -- compreender por que acontecem os dias, as noites, as estações do ano e as fases da Lua. Avaliação: Esta unidade poderá ser avaliada observando-se a participação individual e interações coletivas dos alunos nos estudos e nas atividades desenvolvidas, bem como na produção do globo terrestre, textos, atividades diversas, cartazes e provas escritas. O Planeta Terra A Terra é o terceiro planeta a partir do Sol no Sistema Solar. Ela tem apenas um satélite natural, a Lua. Ela é o quinto maior planeta do Sistema Solar, sendo menor que Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. É um planeta rochoso, porém mais de 70% da superfície é coberta por água. A distância média da Terra ao Sol é de aproximadamente 150 milhões de quilômetros. Vista do espaço a Terra é uma esfera que parece estar solta e aparenta ter as cores azul e branca. Dos oito planetas conhecidos do Sistema Solar, apenas a Terra apresenta condições comprovadas para manter a vida tal como é conhecida. A vida na Terra só pode se manter com a energia do Sol. 39 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. A crosta terrestre, sobre a qual vivemos, é formada de rochas e solo. A maior parte da crosta terrestre está coberta por água. Essa camada de água constitui os mares, oceanos, rios e lagos. Envolvendo a Terra existe uma fina camada de ar chamada atmosfera. A atmosfera nos fornece o oxigênio que respiramos e nos protege das radiações mortíferas que vêm do Sol (radiações ultravioletas). Se comparada ao Sol, a Terra é de tamanho quase insignificante. Mesmo tão pequena, a Terra é a nossa morada no Universo. Atividade Prática: Globo Terrestre • Cada aluno poderá construir o seu globo terrestre. Materiais necessários: - uma bola de isopor de 100 mm; - um mapa-múndi, já colorido, que circunde a bola de isopor; - um palito de churrasco. • Para facilitar a realização desta atividade, acessar o portal do MEC no endereço eletrônico abaixo com a modelagem do mapa-múndi usado para a construção desse globo terrestre. Site: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=7981>. Movimentos de Rotação da Terra. Desde a Antiguidade, os seres humanos observavam a existência de fenômenos celestes que se repetem regularmente, como o nascer e o pôr do Sol. 40 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Nas regiões equatoriais e tropicais todas as manhãs o Sol volta a aparecer e todas as tardes ele desaparece do lado oposto em que apareceu. Quando a Lua está visível, ela aparece de um lado e desaparece do outro. Procure observar sempre o céu e notará que também as estrelas voltam a aparecer e desaparecer no intervalo de um dia. Parece que o Sol, a Lua, as estrelas e todo o céu estão girando ao nosso redor. Durante muitos séculos o homem pensou estar no centro do Universo (teoria geocêntrica). Foi mais ou menos no tempo em que Cabral chegou ao Brasil que o homem começou a perceber que não eram o Sol, a Lua e o céu que giravam. Nicolau Copérnico afirmou que tanto o movimento diário do céu como o movimento anual do Sol sobre o céu são aparentes e resultam do movimento da Terra. Segundo o modelo heliocêntrico, o movimento dos astros é explicado de forma diferente. Admitindo que a Terra gira de oeste para leste, pode-se observar todos os outros astros (Sol, Lua, estrelas), girando em sentido contrário a este, isto é, de leste para oeste, que é como se vê aqui da Terra. O movimento da Terra em torno de seu eixo imaginário foi chamado de Movimento de Rotação. O movimento de rotação da Terra explica a repetição dos dias e das noites. Com o movimento de rotação, a face da Terra que está voltada para o Sol é iluminada pela luz solar e nesta parte tem-se o dia. Na face oposta ao Sol há sempre a escuridão da sombra da própria Terra e nesta parte que está na escuridão tem-se noite. Como a Terra está girando, seus pontos vão passando da luz para a sombra e da sombra para a luz novamente. Quando um ponto está passando da sombra para a luz, está amanhecendo neste ponto. Quando passa da luz para a sombra está anoitecendo. 41 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Para completar uma volta em torno do seu eixo imaginário (rotação), a Terra demora 23 horas 56 minutos e 4 segundos. Este fenômeno é chamado, pelos astrônomos, de “dia sideral”. Se demarcarmos um ponto sobre a Terra, quando esta tiver completado uma rotação este ponto não estará completamente voltado para o Sol. Ela precisará se deslocar mais alguns minutos até que isso ocorra -- dessa forma completam-se as 24 horas. Este fenômeno é chamado pelos astrônomos de “dia solar”. Esse fenômeno acontece porque a Terra realiza a rotação e também a translação. É este o fato que faz com que o nosso dia tenha 24 horas. Atividade Prática: 1- Movimento de Rotação – usando globinho de isopor • O globo terrestre construído na atividade anterior deverá ser usado para explicar o movimento de rotação. Simula-se o movimento de rotação e, com isso, os alunos poderão compreender esse movimento e a alternância dos dias e das noites. • Use-se um suporte com lâmpada (sugere-se usar um suporte de abajur), para representar o Sol. • Para facilitar a compreensão, façam-se pequenos bonequinhos de papel representando pessoas nos diferentes continentes. 2 – Movimento de rotação - de forma teatral • O movimento de rotação da Terra também poderá ser feito de forma teatral e isso facilita a percepção do aluno com relação ao que é rotação e leva-o a compreender o que é dia sideral e dia solar. 42 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Procedimento: a) colocam-se 3 alunos alinhados: - o 1º representará a Terra; - o 2º representará o Sol, este deve ficar no centro da representação; - o 3º aluno representará uma estrela qualquer. b) quando os três estiverem alinhados o professor ordena que a Terra realize sua rotação com o braço direito estendido – quando ela tiver completado sua rotação (dia sideral), então verá que seu braço apontará para a outra estrela e não para o Sol. Girando só mais um pouquinho terá seu braço estará apontado para o Sol (dia solar). 43 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. O Movimento de Rotação e suas influências na vida dos seres vivos O movimento de rotação da Terra influencia a vida dos seres vivos: animais, plantas, humanos... Os seres vivos acompanham o vaivém dos dias e das noites. O dia e a noite formam um ciclo de repetição que coincide com os períodos de atividade e de repouso dos seres vivos. Existem seres vivos que são ativos durante o dia e repousam à noite -são seres de hábitos diurnos, porém há aqueles que são ativos à noite e repousam durante o dia -- são os seres de hábitos noturnos. A esses hábitos dos seres vivos dá-se o nome de ritmos biológicos diários. Os ritmos diários dos seres vivos são características hereditárias e são influenciadas pelo movimento de rotação da Terra. • Sugestão de atividade para os alunos: a) Você conhece animais que são ativos à noite? Dê exemplos. b) Você já observou os pássaros? Em que período eles são mais ativos? c) Na sua casa, vocês têm jardim? Você já observou borboletas no jardim de sua casa ou de alguma praça? Em que período as borboletas costumam aparecer? d) Você conhece as mariposas? Podemos vê-las durante o dia ou à noite? Por quê? e) Você já viu ou ouviu falar dos morcegos? Procure saber em que período eles costumam estar em atividade? 44 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. f) Peça ajuda aos seus pais, avós ou pesquise em livros ou na internet. Em que período é mais comum vermos corujas em atividade? g) Você conhece alguma planta que tem horário para abrir suas flores? Dê exemplo. h) Pesquisem (em livros, revistas e jornais velhos) figuras de seres vivos que têm hábitos noturnos e diurnos. Recorte, divida uma cartolina ao meio, com um risco e cole-as produzindo um cartaz. Seres vivos com Seres vivos com HÁBITOS NOTURNOS HÁBITOS DIURNOS Compreendendo o movimento de translação • Questionamentos para introduzir o conteúdo: a) Como está a temperatura no dia de hoje? b) Todos os dias do ano a temperatura é assim? c) Será que em todos os lugares da Terra a temperatura do dia de hoje está assim? d) Por que ocorrem variações de temperatura durante o ano? e) As variações de temperatura influenciam a vida dos seres vivos? Movimento de Translação A Terra gira em torno de seu próprio eixo esse movimento chama-se rotação e como consequência ela descreve uma órbita elíptica em torno do Sol. O movimento da Terra em torno do Sol chama-se movimento de translação. O tempo que a Terra leva para realizar uma translação é de 365 dias, 6 horas e 9 minutos aproximadamente. Este tempo constitui o ano sideral. Em algumas épocas do ano, a Terra recebe mais luz do Sol em algumas partes de sua superfície e menos luz em outras e,, com isso a temperatura, o clima, a paisagem da Terra e a duração dos dias vai se modificando. Isso 45 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. acontece por causa do movimento de translação e da inclinação do eixo terrestre, e é isto que dá origem às estações do ano. A inclinação do plano do equador terrestre é de 23º27’ em relação à eclíptica (plano da órbita da Terra em torno do Sol), ou seja, em relação do caminho do Sol no céu. A Terra vai mudando sua posição em torno do Sol, além disso, seu eixo é inclinado e por esses motivos recebe quantidades diferentes de luz e calor em sua superfície. Esse fenômeno constitui as estações do ano. As regiões tropicais da Terra têm as quatro estações definidas, enquanto nas regiões próximas ao Equador as temperaturas mudam pouco; no entanto, a quantidade de chuva varia muito, de modo que essas regiões têm, em geral, uma estação chuvosa e uma seca bem marcadas. As regiões polares têm uma estação clara e uma escura. Nessas estações, o Sol é visível quase todo tempo no verão e quase nunca no inverno. Assim, nos polos, durante seis meses um deles permanece numa certa claridade enquanto o outro permanece numa certa escuridão. A observação cuidadosa do Sol fez o ser humano descobrir que ele não aparece todo dia no mesmo lugar e esse fenômeno está relacionado com as estações do ano e a duração dos dias e das noites. Atividade Prática: Movimento de Translação • Com o mesmo globo terrestre construído em atividade anterior e com o suporte com lâmpada (abajur), simular o movimento de translação da Terra. • Para essa atividade deve-se tomar o cuidado de manter a inclinação da Terra sempre na mesma posição. • Nessa atividade pode ser abordada também a ocorrência do fenômeno do Sol da meia-noite, que ocorre nos polos (vídeo). • Pode sugerir aos alunos que pesquisem sobre as estações do ano, que as desenhem e coletem figuras que representem as estações e depois, 46 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. em grupos, produzam cartazes com as características de cada estação e explicando por que elas acontecem. 47 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Atividade de observação: Observar o nascer ou o ocaso do Sol • Sugerir que os alunos escolham, cada um em sua própria casa, um lugar e um ponto de referência e passem a observar o nascer ou o ocaso do Sol. • Orientá-los para que produzam um caderno de registro de observações astronômicas e registrem suas observações com desenhos e/ou anotações. • Orientá-los de modo que aqueles que tiverem disponibilidade possam fotografar o nascer ou o ocaso do Sol durante certo tempo do ano, colando as fotos diárias no caderno de registro. • Discutir com os alunos o que eles observaram. • Promover amostra dos desenhos e/ou fotos. Movimento de Translação e suas influências na vida dos seres vivos Para crescer e se desenvolver, as plantas dependem da presença da água e de fatores ambientais como a luz e a temperatura, que variam ao longo do ano. A dormência, o florescimento, a fecundação, a frutificação e a maturação dos frutos são processos biológicos intimamente relacionados à quantidade de luz e água que recebem e, também, com a temperatura. Por isso esses processos puderam ser relacionados com as estações do ano pelo homem desde a pré-história. As estações do ano são os quatro períodos do ano que se diferenciam entre si pelas características climáticas. Cada período tem a duração de três meses. São eles: verão, outono, inverno e primavera. Há vários exemplos de plantas que produzem seus frutos em determinadas épocas do ano: - no verão, os vegetais começam a amadurecer seus frutos e apresentam toda sua beleza. Também é comum a maturação da soja e da manga, por serem frutos que precisam de muita luz e calor para madurar. As flores de cores amarelas, como as cássias, são típicas dessa época do ano. Os 48 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. animais cuidam dos seus filhotes e os insetos são facilmente encontrados em todos os ambientes. - no outono faz-se a colheita das sementes, as flores mais observadas são as rosadas, como as paineiras. Na passagem do outono para o inverno, quando os dias vão ficando mais curtos e as noites mais longas, a temperatura vai se tornando mais baixa (frio). É quando muitas plantas iniciam seu processo de dormência e, por isso, seus frutos e folhas caem.. - no inverno, devido ao frio, os vegetais quase não crescem, não brotam, têm a coloração mais escura e muitos perdem suas folhas. É comum o cultivo do morango e do trigo, por serem plantas que precisam de dias mais curtos e de temperatura mais fria. Nessa época, as flores mais comuns são as azaleias. Elas florescem e enfeitam jardins, praças e avenidas de muitas cidades. Muitos animais se escondem nas tocas, nos ninhos e quase não se veem insetos; - na primavera, muitas plantas saem do processo de dormência, a natureza parece despertar, renovam sua folhagem e produzem flores. Por isso, essa é a época conhecida como estação das flores. É a principal época para o plantio de vegetais. Ouve-se o gorjeio dos pássaros, que iniciam o processo de reprodução buscando companheiras para fazerem seus ninhos. Podem-se observar maiores quantidades de insetos e de borboletas. A dormência, o florescimento, a fecundação, a frutificação e a maturação dos frutos são processos biológicos intimamente relacionados à quantidade de luz e calor (temperatura) que recebem. São, portanto, observadas, nas plantas, repetições que ocorrem ao longo do ano e coincidem com as estações do ano. Fatos como esses observados nas plantas podem ser observados também em animais, que, ao longo do ano, migram em busca de regiões mais quentes para se reproduzirem, como as andorinhas, que enfeitam os céus do verão da região Sudeste e Sul do Brasil, e os pardais, que se reproduzem principalmente no período final da primavera e início do verão. Muitos animais entram em dormência no inverno, por isso é muito raro observarmos cobras no ambiente na época do inverno. 49 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. Os seres humanos, ao longo do ano, também se adaptam às mudanças de temperatura de cada estação, e o fazem usando roupas e alimentação adequadas para a proteção do organismo. Além disso, cuidam da saúde principalmente no inverno. Os ritmos biológicos dos seres vivos que estão relacionados às estações do ano são conhecidos como ritmos biológicos anuais. Quando vamos ao supermercado, encontramos quase todos os produtos usados em nossa alimentação durante todo ano, mas nem sempre foi assim, isso acontece atualmente porque o Brasil é um grande produtor de alimentos, apresenta uma grande variedade climática e uma avançada tecnologia para a produção de frutas, hortaliças, cereais e leguminosas. Atividade • individual a) Solicitar que os alunos tragam figuras de frutas, hortaliças, flores e plantas em geral. b) Solicitar que cada aluno organize um pequeno álbum de fotos que tiraram durante o ano anterior e oriente-os para que façam a observação dos hábitos de vestir de cada época. c) Solicitar que cada aluno escreva uma lista dos alimentos que mais gosta de comer em cada estação do ano. • em grupo d) em grupos, produzir cartazes que caracterizem as estações do ano através: - dos vegetais próprios de cada estação; - das roupas adequadas a cada estação; - dos alimentos mais consumidos em cada estação. 50 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. A Lua: Satélite Natural da Terra. A Lua é o satélite natural da Terra, ela não tem atmosfera, sua superfície é seca e muito acidentada, apresentando montanhas e crateras. Por causa dos movimentos da Terra e da Lua, a sua face é iluminada pelo Sol de acordo com a posição em que se encontra ao redor da Terra. As variações de forma apresentadas pela Lua ao refletir a luz solar são chamadas de fases da Lua. Embora seja comum dizer que ela tem quatro (4) fases, isto é errôneo, pois se a cada instante a Lua é iluminada e reflete a luz solar de forma diferente, é correto afirmar que ela tem muitas fases no decorrer do seu movimento em torno da Terra. Em 21 de julho de 1969, o homem chegou pela primeira vez à Lua. Neil A. Armostrong e Edwin Aldrin desceram na superfície lunar da nave Apollo 11, realizando um grande feito científico. Atividade: Observando a Lua • Incentivar os alunos a observar diariamente a Lua, durante um mês, e registrar sua observação com anotações, desenho e/ou foto. • Ao final desse mês de observação, promover um debate sobre as observações feitas e sobre as fases da Lua. • Organizar um painel com os desenhos e/ou fotos produzidos pelos alunos. 51 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. REFERÊNCIAS: CANALLE, João Batista Garcia. Observatórios virtuais - oficina de astronomia. Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ – Instituto de Física. [email protected]. ____________, MATSUARA O. T. Astronomia – formação continuada de professores – Curso Astronáutica e Ciências do Espaço - Agência Espacial Brasileira (AEB)/Programa AEB Escola, 2007. CANIATO, Rodolfo. A Terra em que vivemos. 4. ed. Campinas, SP: Papirus, 1989. CANIATO, Rodolfo. O céu. 2. ed. São Paulo: Editora Ática, 1993. CANIATO, Rodolfo. O que é astronomia. 8. ed. São Paulo: Brasiliense, 1994 (Coleção Primeiros Passos: 45). MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Anuário de astronomia e astronáutica 2009. 1. ed. Rio de Janeiro: Letras & Magia, 2009. ______________. Dicionário enciclopédico de astronomia e astronáutica. 2. ed. Rio de Janeiro: Lexikon Editora Digital, 2008. NOGUEIRA, Salvador; CANALLE, João B. Astronomia: ensino fundamental e médio. Brasília: MEC, SEB; MCT; AEB, 2009. 232 p.: iI. – (Colecão Explorando o Ensino; v. 11). PARANÁ, Secretaria de Estado da Educação. Diretrizes Curriculares de Ciências. Curitiba, 2008a. Solar-B Touch the Sun, Chabot Space & Science Center - Pinhole Camera. SZYMANSKI, Maria Lidia Sica. Trazendo o Céu para a sala de aula: A Astronomia nas séries iniciais. Cascavel, Universidade Estadual do Oeste do Paraná/MEC/SESU, 1996. TIGNANELLI, L. H. Sobre o ensino da Astronomia no Ensino Fundamental. In: WEISSMAN, H. (org.). Didática das ciências naturais: contribuições e reflexões. Porto Alegre, RS: Artmed, 1998. Sites recomendados para Pesquisa: http://www.explicatorium.com/CFQ7-Movimentos-da-Terra.php Movimentos da Terra http://www.zenite.nu/telescopio.htm Planetário virtual. http://www.zenite.nu/ Astronomia no Zênite – Meu Céu. http://www.on.br/site_edu_dist_2009/pdf/modulo1/astrofisica_ss.pdf - Observatório Nacional - Conhecendo o Sistema Solar. 52 Suzete Aparecida Bofi ‘‘Astronomia Para a 5ª Série’’. http://www.on.br/site_edu_dist_2009/site/index_ss.html - Observatório Nacional - Sistema Solar. http://www.on.br/site_edu_dist_2009/pdf/modulo1/planetologia_comparativa.pdf - Observatório Nacional - Planetologia Comparativa. [email protected] http://www.portaldoastronomo.org/tema_do_mes.php Vídeos e imagens de astronomia em geral: http://www.spacetelescope.org/images/index.html http://www.spacetelescope.org/videos/index.html http://www.eso.org/gallery/v/ESOPIA http://www.eso.org/gallery/v/Videos http://www.astronomy2009.org/resources/multimedia/images/viewall/ http://www.astronomy2009.org/resources/multimedia/videos/viewall/ http://www.iau.org/public_press/images/intro/. 53
