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Física – 7ª Classe
O UNIVERSO
Sistema Solar; O Céu Diurno – O Sol; O Céu Nocturno – As Estrelas e a Lua; A Lua e
seus Movimentos e Processos de Orientação.
José Cambinda Dala
2012
Universo
UNIDADE II: O Universo
Existe um enorme conjunto de corpos que não pertecem ao nosso planeta e que também
têm grande influência sobre nós. Estes corpos são os astros, e tornam o Universo infinito.
A palavra Universo, ou Cosmos, vem do latim e significa «todo inteiro».
Chamamos Universo, ou Cosmos, ao conjunto de tudo o que existe, desde as partículas mais
pequenas que formam todos os corpos, até aos astros situados a distâncias maiores.
Os seres vivos, os astros, as moléculas, as células, os objectos, os fenómenos que
ocorrem na Natureza, constituem uma parte do Universo. Para além dela, temos a Lua, o Sol, os
planetas e as estrelas (as galáxias).
A ciência que estuda os astros, bem como o Universo, chama-se Astronomia e faz parte das
ciências físicas.
2.1. O Sistema Solar
O Sistema Solar é constituído pelo Sol e pelo conjunto dos corpos celestes que se
encontram no seu campo gravítico, e que compreende os planetas, e uma miríade de outros
objectos de menor dimensão entre os quais se contam os planetas anões e os corpos menores do
Sistema Solar (asteróides, transneptunianos e cometas).
2.1.1. Os planetas
Os principais elementos celestes que orbitam em torno do Sol são os oito planetas
principais conhecidos actualmente cujas dimensões vão do gigante de gás Júpiter até ao
pequeno e rochoso Mercúrio, que possui menos da metade do tamanho da Terra.
Até Agosto de 2006, quando a União Astronómica Internacional alterou a definição
oficial do termo planeta, Plutão era considerado o nono planeta do Sistema Solar. Hoje é
considerado um planeta anão, ou um planetóide, por ser muito pequeno.
Os planetas do sistema solar são os oito astros que tradicionalmente são conhecidos
como tal: Mercúrio (☿), Vénus (♀), Terra (♁), Marte (♂), Júpiter (♃), Saturno (♄), Úrano
(♅) e Neptuno (♆). Todos os planetas receberam nomes de deuses e deusas da mitologia grecoromana.
São identificados a olho nu, com facilidade, os planetas Vénus, Marte, Júpiter e Saturno.
- Vénus
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É um planeta parecido com a Terra, mas por estar mais próximo do Sol e Conter gases,
tais como o dioxido de carbono e o ácido sulfúrico, em grandes quantidades, a sua temperatura
(300°C) e pressão atmosférica são muito elevadas. É sólido como a Terra e tem uma poderosa
atmosfera permanente cheia de nuvens. Devido a estas condições, é muito pouco provável que
exista alguma forma de vida em Vénus.
O planeta Vénus é o mais brilhante de todos. Às vezes, vê-se na parte oeste (W) do céu,
logo ao pôr do Sol (com uma separação máxima do Sol de 60%). Chama-se, então, «estrela do
entardecer».
Outras vezes, é visível nas partes este (E) do céu, antes do nascer do Sol, com a mesma
separação máxima deste. Chama-se então, «estrela d’alva». Visto pelo telescópio, Vénus mostra
a sua face iluminada pelo Sol, com um aspecto igual ao das fases da Lua.
- Júpiter
É o segundo planeta mais brilhante e o maior de dos planetas do sistema solar.
Caracteriza-se pelo facto de que, com um telescópio ou binóculos pouco potentes, é possível
verem-se as quatro maiores luas que o cercam (possuindo mais de uma dezena de satélites).
Assim como certas bandas coloridas na sua superfície «nublosa».
É um corpo gasoso e muito frio (-150°C) devido a estar muito distante do Sol.
- Marte
É o terceiro planeta mais brilhante. Possui uma cor vermelha e tem pouca água. A
extensão da sua atmosfera e a sua temperatura são menores do que as nossas. Até agora, tudo
nos leva a crer que não existe vida (animais e plantas), mas são possíveis os microorganismos e
outras formas simples de vida. Marte é mais pequeno do que a Terra, mas tem dois satélites
também muito pequenos (Fobos e Demos).
- Saturno
Brilha menos que os anteriores. É o segundo planeta em massa e tamanho, e é similar a
Júpiter na sua composição, mas é mais frio, por estar mais longe do Sol. É cercado por um belo
sistema de anéis, formados por pó, pequenas pedras de gelo. Mais de uma dezena de satélites se
movem ao seu redor.
Os outros planetas do sistema solar não se diferenciam significativamente dos já
mencionados. Em geral, todos, menos Mercúrio e Vénus, têm ao seu redor vários satélites.
Em Suma, Os planetas, incluindo a Lua, que gira ao redor da Terra e os outros corpos
menores que giram ao redor do Sol (cometas e Asteróides), juntos constituem o sistema solar.
2.1.2. Asteróides e Cometas
2.1.2.1. Asteróides
Os asteróides são astros menores do que os planetas, normalmente em forma de batata,
encontrando-se na maioria na órbita entre Marte e Júpiter e são compostos por partes
significativas de minerais não-voláteis. Estes são subdivididos em grupos e famílias de
asteróides baseados em características orbitais específicas. Nota-se que existem luas de
asteróides, que são asteróides que orbitam asteróides maiores, que, por vezes, são quase do
mesmo tamanho do asteróide que orbitam.
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2.1.2.2. Cometas
A maioria dos cometas tem três partes: 1. um núcleo sólido ou centro; 2. uma cabeleira,
ou cabeça redonda que envolve o núcleo e consiste em partículas de poeira misturadas com
água, metano e amoníaco congelados; e 3. uma longa cauda de poeira e gases que escapam da
cabeleira.
Os cometas são compostos largamente por gelos voláteis e com órbitas bastante
excêntricas, geralmente com um periélio dentro das órbitas dos planetas interior e com afélio
para além de Plutão. Cometas com pequenos períodos também existem; contudo, os cometas
mais velhos que perderam todo o seu material volátil são categorizados como asteróides. Alguns
cometas com órbitas hiperbólicas podem ter sido originados de fora do sistema solar.
Contudo, os cometas são corpos de vários quilómetros de diâmetro, com uma estrutura
similar ao algodão de açúcar, «impregnados» de gelo e de substâncias que se evaporam quando
o cometa se aproxima do Sol.
Actividades:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
A que chamamos Universo?
Donde provém esta palavra?
Define Astronomia.
O que é um planeta?
Que planetas podemos observar sem instrumentos?
Qual é o maior planeta do sistema solar?
Que planeta é mais parecido com a Terra?
2.1.3. Anexo: Tabela dos Principais corpos do Sistema Solar.docx
2.2. O Céu Diurno – O Sol
Durante o dia vemos sobre nós o céu azul, o Sol e as nuvens.
O céu diurno mostra-se azul porque esta é a cor da luz que melhor se reflecte ao lado
das moléculas do ar, quando o Sol as ilumina.
2.2.1. Características do Sol
O Sol é uma esfera de gases incandescentes em virtude das reacções termonucleares que
ocorrem em seu interior. Supõe-se que a temperatura aproximada de seu centro seja de 14 000
000º C, enquanto a da superfície - chamada fotosfera - seria de 6.000º C.
O Sol gira em torno de si mesmo, em sentido direito, em torno de um eixo inclinado de
82º45' sobre a eclíptica, com um período de 25,38 dias no equador.
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2.2.2. Elementos naturais do Sol
80% dos átomos do Sol são de hidrogénio e 18% de hélio. Os elementos naturais
restantes (58 dos 92 conhecidos na Terra), foram encontrados na proporção de 2%.
2.2.3. Medidas do Sol
O Sol está situado a cerca de 150 milhões de quilómetros da Terra e tem uma idade de
aproximadamente 5 bilhões de anos. Seu raio é de 696.000 km aproximadamente e sua massa é
avaliada em 2.1030 kg, ou seja, aproximadamente 333.000 vezes a da Terra. Seu peso
específico médio é cerca de 1.400 kg/m3.
2.2.4. Influências do Sol sobre a Terra
Todos nós reconhecemos o Sol como uma fonte de luz e calor, mas não é só por isso
que ele é chamado o «astro rei». O nosso planeta mantém-se na sua órbita devido à atracção
gravítica que sobre ele exerce o Sol. Sem esta força, a Terra andaria pelo cosmos, fria, ou,
concretamente, nunca se teria formado como planeta e sobre ela não haveria vida. Deste modo,
a atracção do Sol é tão importante como a sua luz.
A alternância dos dias, das noites e das estações é a primeira das relações entre o Sol, a
Terra e seu clima. Dependemos do Sol para viver, assim como toda a natureza. A energia
luminosa proveniente do Sol entra no mundo vivo através da fotossíntese. As algas e plantas
captam a energia da luz e a convertem em energia química, que fica armazenada nas moléculas
orgânicas. Toda essa energia armazenada nessas algas e plantas serão transportadas para outros
animais que a consumirem, formando assim, uma cadeia alimentar.
Entre o Sol e a Terra há um vazio quase absoluto, então, o calor do Sol chega até nós
através da progação do calor por radiação. Mas a forma de radiação que recebemos do Sol é,
definitivamente, a luz.
O aproveitamento da energia solar tem a vantagem de ser inesgotável e não contaminar
em absoluto o meio ambiente.
2.2.5. Radiação solar e fotossíntese
Mais da metade da radiação solar que atinge a Terra não chega até o solo.
Aproximadamente 35% é reflectida pelas nuvens e poeira, quase 20% é absorvida pelo vapor
d'água e outras moléculas da atmosfera.
Da energia solar que chega efectivamente à superfície, apenas 1 a 2% é aproveitada para
a fotossíntese.
Em sintese, o sol é um astro fundamental que vemos durante o dia, e a sua influência
sobre nós supera a de qualquer outro astro. A grande quantidade de luz e calor que recebemos
do Sol, assim como a sua cor amarelada brilhante, indica-nos que a temperatura da capa
exterior solar que vemos é muito alta. Para compreender de que forma os cientistas medem a
temperatura dos astros, basta observar como muda a cor que os objectos emitem.
2.2.6. O Movomento Aparente do Sol no Céu
Podes comprovar, em cada dia, que o Sol sai detrás de um ponto, da parte este do
horizonte, que se eleva pela manhã e que ao meio-dia se encontra no seu ponto mais alto.
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Durante a tarde, o Sol desce para a parte oeste do horizonte até se pôr. Este movimento do Sol
no céu é só aparente e resulta como consequência da rotação da Terra sobre o seu eixo que
demora aproximadamente 24h. Deste modo, o sol é visível no céu 12h em cada dia.
Ao longo do ano, o trajecto diário do Sol no céu altera-se. No Verão, este «movimento»
dá-se em direcção ao Norte, de maneira que o Sol sai pelo Este-Nordeste. Nesta época do ano,
ao meio-dia, o Sol passa quase pelo zénite, que é um ponto situado verticalmente sobre nós no
céu. No verão, o dia é mais longo que a noite e os raios solares aquecem mais.
No Inverno, o movimento do Sol dirige-se para Sul, sai pelo Este-Sudeste e pôe-se a
Oeste-Sudoeste, passando ao meio-dia a uns 40° a sul do zénite. Por isso, o dia é mais curto do
que a noite, e os raios solares aquecem menos.
Na primavera e no Outono vemos o Sol numa posição intermédia: sai pelo Leste e põese a Oeste e ao meio-dia passa a uns 20° a sul do zénite. Nesta época, os dias e as noites têm
igual duração. Isto é, em relação a um determinado país.
Noutros lugares da Terra, com latitudes geográficas diferentes, o comportamento das
estações e o aquecimento solar são diferentes.
Actividades:
1. Por que é que o céu diurno é azul?
2. Resume com as tuas próprias palavras quais são as propriedades do Sol que se
podem medir ou conhecer de acordo com o que estudaste neste tema.
3. Se o ângulo de paralexe de um objecto A é maior que o de outro B, qual está mais
distante do observador?
2.2.7. ANEXO: Cor e temperatura de cor
Há uma certa relação entre temperatura de um objecto e a cor que este objecto emite.
Assim, para efeitos práticos, pode-se ter uma ideia da temperatura de um objeto através do
exame da cor emanada pelo corpo aquecido.
Veremos através de uma tabela, a que temperaturas os corpos emitem luz de diferentes
cores.
Cor
Preto (não visível)
Vermelho opaco
Vermelho brilhante
Alaranjado
Amarelo
Branco
Branco-azul
Azul
Temperatura (°C)
Menos de 500
De 500 a 2.000
De 2.000 a 3.500
De 3.500 a 5.000
De 5.000 a 7.000
De 7.000 a 10.000
De 10.000 a 20.000
Mais de 20.000
2.3. O Céu Nocturno – As Estrelas e a Lua
Ao observarmos o céu, durante a noite, vemos as estrelas, os planetas, a Lua (salvo em
fase da Lua nova) e as «estrelas cadentes» ou meteoros.
As estrelas aparecem como pontos, a sua luz cintila e as posições são praticamente
fixas. Os planetas mudam de posição em relação às estrelas e a sua luz não cintila.
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As estrelas distinguem-se pela sua posição, cor e brilho. A cor indica-nos a sua
temperatura, que chega a ser de dezenas de milhares de graus tal como vimos na página anterior
em tabela. O brilho das estrelas é tanto maior quanto mais intensa for a luz e o calor que
emitem.
OBS.: As «estrelas cadentes» não são estrelas, mas sim pedras ou partículas que
penetram a grandes velocidades na atmosfera, e a fricção aquece-as até à combustão.
2.3.1. Movimento Diário das Estrelas
De modo semelhante ao do movimento diário do Sol no céu diurno, a rotação do céu
estrelado, de Este a Oeste, deve-se à rotação diária da Terra de Oeste a Este. Como toda a esfera
que gira, o céu tem dois dos seus pontos que não se movem, e que se denominam pólos celestes.
2.3.2. A Lua e seus Movimentos
A Lua é o astro mais brilhante do céu nocturno. O seu aspecto ou fase muda com uma
certa regularidade.
Quando toda a sua superfície brilha, chama-se Lua cheia. Quando só brilha a parte
oeste denomina-se quarto crescente. Quando brilha a parte este, é quarto minguante. E
quando não a vemos, durante toda a noite, é Lua nova.
Em noites secessiva podes comprovar que a Lua se desloca para Este, de maneira que ao
fim de 27 dias e um terço ocupa de novo a mesma posição no céu. Nesse tempo a Lua descreve
uma órbita ao redor da Terra.
Mas as fases da Lua repetem-se cada 29,5 dias.
No seu movimento em redor da Terra, a Lua passa duas vezes por mês próximo da linha
do Sol-Terra. Entre três e sete vezes por ano, a Lua interpõe-se diante do Sol. Este
acontecimento denomina-se Eclipse do Sol.
Então, o que é eclipse?
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2.3.2.1. A Lua como corpo físico
A olho nu, observa-se a face iluminada da Lua, zonas ou áreas escuras denominadas
marés e outras brilhantes que se denominam terras ou continentes. Apesar destes nomes, na
Lua não existe água e muito menos mares. Toda a superfície é sólida, similar a um deserto.
As diferentes tonalidades da superfície lunar devem-se às características do solo e das
rochas de cada região.
O diâmetro da Lua é um terço do da Terra. A massa dela é 81 vezes menor que a
massa da Terra. Isso faz com que a aceleração da gravidade da Lua seja débil e não possa atrair
com força suficiente os gases que se escapam do espaço. Por isso, a Lua não tem atmosfera.
A ausência da atmosfera faz com que a temperatura da superfície da Lua não permite
vida humana sem recurso à tecnologia, o que uma camada de ar como a que tem a Terra
propiciaria. Por isso. A temperatura ali existente, varia de 100°C a -150°C.
Actividades:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Como se mede a temperatura dos astros?
Por que faz mais calor no verão?
Enumera as vantagens e desvantagens do uso de energia solar.
Por que é que podemos afirmar que é a luz que nos traz o calor do Sol?
Resume por palavras tuas os diferentes aspectos da influência do Sol sobre a Terra.
Que face da Lua vemos iluminada no quarto crescente? E no quarto minguante?
Explica a diferença entre o período de tempo em que se repetem as fases da Lua e o
seu período de rotação em redor da Terra.
2.4. Processos de Orientação
Os marinheiros, antigamente e ainda hoje, utilizam a bússola para se orientarem, isto é,
para saberem onde está o Norte. Claro que também se podem orientar pelo Sol, de dia, e pelas
estrelas, de noite. Pelo Sol, porque nasce a Este e se põe a Oeste. Pelas estrelas, porque a Polar,
por cima do pólo Norte indica a direcção do Norte (no hemisfério Sul há uma constelação que
indica o Sul, o Cruzeiro do Sul).
Um outro problema prático, além do de saber para onde ir, é saber onde se está. Para indicar a
posição de um lugar à superfície da Terra usam-se dois valores ou coordenadas:


latitude,
longitude.
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A latitude é o ângulo medido para cima ou para baixo do equador. Varia de 0º a 90º Norte (N)
e de 0º a 90º Sul (S). Um paralelo é uma linha circular paralela ao equador acima ou abaixo
dele cujos pontos estão todos à mesma latitude. A latitude num certo sítio é a altura da estrela
Polar: por exemplo, em Luanda, a latitude é 9º S. Dizemos que o paralelo que passa por Luanda
é o de 9º S.
A longitude é o ângulo para a direita ou para a esquerda do meridiano de Greenwich, um lugar
nos arredores de Londres, Inglaterra. Varia de 0º a 180º, podendo ser este (E) ou oeste (O). Por
exemplo, a longitude de Luanda é 13º E. Um meridiano é uma linha circular perpendicular a
um paralelo, que passa pelos dois pólos geográficos.
Hoje em dia, com a ajuda de satélites artificiais e de um pequeno aparelho portátil (GPS,
iniciais de “Global Positioning System”) que capta sinais desse satélites é possível saber, com
grande precisão, em que lugar do planeta se está, isto é, a latitude e a longitude.
Em suma, podemos nos orientar através da bússola, do Sol, das Estrelas, da Lua, do relógio, da
sombra, etc.
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