Fortaleza, fevereiro de 2019

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1 Fortaleza, fevereiro de 2019 Aula 02 - Sistema solar, movimentos de translação e rotação, movimento de precessão, movimento de nutação da Terra, e movimentos de translação, revolução e rotação da Lua, eclipses e marés da Lua. Professor Vinícius Vanir Venturini

2 Via Láctea Obs.: o Sistema Solar, apesar de ser muito grande em relação à Terra e aos seres humanos, é apenas uma minúscula parte que compõe uma galáxia chamada Via Láctea que, por sua vez, é uma porção muito pequena em relação ao universo,

3 Via Láctea A Via Láctea tem aproximadamente 200 bilhões de estrelas, além de nuvens de gás e poeira. Possui o formato de uma espiral e é constituída por um disco com um núcleo e um halo. A região central da Via Láctea apresenta uma densidade estelar maior que as regiões exteriores. Contém um objeto central massivo, que acredita-se ser um enorme buraco negro. Seu diâmetro tem aproximadamente anos-luz e sua espessura 80 mil anos-luz. Já o diâmetro do núcleo tem cerca de 30 mil anos-luz no sentido norte-sul e 40 mil anos-luz no sentido equatorial. A Via Láctea exibe braços espirais. Sendo Perseu, Sagitário, Centauro e Cygnus os braços principais. O nosso sistema solar está localizado em um braço chamado Orion. O nosso Sol se encontra a anos-luz do centro da Via Láctea. Sua velocidade em torno do núcleo galáctico é de 250 km/s e leva cerca de 200 milhões de anos para dar uma volta completa em torno da galáxia.

4 Sistema Solar Obs.: O Sol e o Sistema Solar tiveram origem há 4,5 bilhões de anos a partir de uma nuvem de gás e poeira que girava ao redor de si mesma. Sob a ação de seu próprio peso, essa nuvem se achatou, transformando-se num disco, em cujo centro formou-se o Sol. Dentro desse disco, iniciou-se um processo de aglomeração de materiais sólidos, que, ao sofrer colisões entre si, deram lugar a corpos cada vez maiores, os outros planetas. A composição de tais aglomerados relacionava-se com a distância que havia entre eles e o Sol. Longe do astro, onde a temperatura era muito baixa, os planetas possuem muito mais matéria gasosa do que sólida, é o caso de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Os planetas perto dele, ao contrário, o gelo evaporou, restando apenas rochas e metais, é o caso de Mercúrio, Vênus, Terra e Marte;

5 Sistema Solar Obs.: o Sol é a única estrela do Sistema Solar (estrela essa de pequeno porte, que orbita em um dos braços da galáxia - Via Láctea), uma vez que outros sistemas solares possuem duas estrelas, sendo por isso chamados de sistemas binários. Além dele, existem oito planetas (sendo quatro terrestres, e quatro jovianos/gasosos), seis planetas anões, além de centenas de luas, cometas e corpos que não possuem um formato esférico definido, como meteoros;

6 Sistema Solar Jovianos/gasosos: H, He, Água, NH3, CH4 Terrestres: rochas (silicatos) e metais pesados Inclinação do eixo de rotação em relação ao Sol

7 Sistema Solar Motivos do rebaixamento: órbita exótica, possui uma órbita que não é influenciada diretamente por outros planetas inclinação da órbita exótica (atravessa a órbita de Netuno) pequena área (tamanho) Obs.: Plutão não é mais classificado como planeta, e pertence a categoria dos planetas anões, com Eris/Xena (2003 UB313), Ceres, Caronte, Haumea, Makemake e outros;

8 Tadinho... Snif, snif.

9 Movimento de Translação 1 Lei forma do movimento 2 Lei velocidade do movimento + perto + rápido 02/01 04/07 Elipse + longe + lento 3 Lei áreas iguais em tempos iguais. Obs.: o Sol NÃO está no centro do Sistema Solar;

10 Exercícios de Movimentos da Terra A distância entre a Terra e o Sol varia durante o ano. Em janeiro, a Terra está mais perto do Sol e em julho, mais distante. Isso se deve [A] à forma elíptica da órbita terrestre. [B] à forma do nosso planeta. [C] à inclinação do eixo da Terra. [D] à sucessão dos solstícios e equinócios. [E] à diferença de inclinação entre o plano do Equador e o plano da órbita da Terra. Gabarito: [A]

11 Exercícios de Movimentos da Terra Instrução: Responder à questão abaixo com base na figura e nas afirmativas. Segundo uma das leis de Kepler, os planetas descrevem órbitas elípticas em torno do Sol. Com base nessa lei, é correto afirmar que I) o Sol não está no centro do Sistema Solar. II) a Terra tem seus períodos de Afélio e de Periélio em função de sua órbita ter a forma de elipse. III) a velocidade dos planetas em suas órbitas é variada, acelerando-se à medida que estes se aproximam do Sol. IV) em função das diferenças de distância entre o Periélio e o Afélio é que existem as estações do ano na Terra. Questão 58. Pela análise feita, conclui-se que estão corretas as afirmativas [A] I, II e III [B] I e III [C] I e IV [D] II, III e IV [E] II e IV Gabarito: [A]

12 Obliqüidade, inclinação do eixo da Terra em relação ao Sol Mais inclinado = mais frio Menos inclinado = mais quente

13 Exercícios de Movimentos da Terra O ângulo formado entre o plano médio da órbita terrestre e o plano do Equador da Terra um dos fatores responsáveis pelo ciclo de estações anuais é de, aproximadamente, [A] [B] [C] [D] [E] Gabarito: [D]

14 Movimento de Translação Obs.: a órbita é percorrida pela Terra a uma velocidade de 29,8 km/s, ou km por hora, e se completa em 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 46 segundos (um ano solar). Por convenção, utiliza-se para a contagem do tempo o ano civil, que tem 365 dias, e a diferença é acertada a cada quatro anos com a inserção de um dia no mês de fevereiro (tem-se, então, o ano bissexto);

15 Movimento de Translação Equinócio Solstício Igual iluminação (dia igual a noite) Solstício Desigual iluminação (Hemisfério Norte mais iluminado que o Hemisfério Sul) Equinócio Igual iluminação (dia igual a noite) Desigual iluminação (Hemisfério Sul mais iluminado que o Hemisfério Norte)

16 Movimento de Translação da Terra Equador maior noite para o HS maior dia para o HS dia = noite Obs.: os dias aumentam no inverno e na primavera.

17 Movimento de Translação da Terra Solstício

18 Movimento de Translação da Terra Dia polar Sol da Meia-Noite (para o Hemisfério Norte) Noite polar (para o Hemisfério Norte)

19 Sol da Meia-Noite Meio-dia 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h 21h 22h 23h

20 Sol da Meia-Noite Meia-Noite 1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h

21 Movimento de Translação da Terra Forma da Terra e a diferença de incidência solar Obs.: mesma quantidade de energia, porém com incidência diferente, logo temos diferentes temperaturas entre os pontos destacados.

22 Exercícios de Movimentos da Terra Legenda 1 - Trópico de Câncer 2 - Equador 3 - Trópico de Capricórnio FONTE: SENE, E.; MOREIRA, J. C., 1998 (adaptação). A distribuição de energia solar, ou insolação, depende dos movimentos de rotação e translação da Terra. Esses movimentos são os responsáveis pela recepção do calor e, consequentemente, pela distribuição da vida em torno do globo. Considerando a importância da insolação e observando a figura anterior, NÃO se pode dizer que [A] o item A da figura demonstra o equinócio de Primavera no hemisfério Norte ou o equinócio de Outono no hemisfério Sul. [B] o item B da figura demonstra o solstício de verão no hemisfério Norte ou o solstício de Inverno no hemisfério Sul, que ocorrem por volta de 21 de junho. [C] no solstício de Verão, o dia é mais curto e a noite é mais longa; no solstício de Inverno, a noite é mais curta e o dia é mais longo. [D] a inclinação do eixo de rotação da Terra, em relação à sua trajetória em torno do Sol, é um dos fatos que determinam a ocorrência das estações do ano. [E] quanto mais nos afastamos do equador, maior a inclinação com que os raios solares incidem na superfície terrestre e maior, portanto, a área aquecida pela mesma quantidade de energia, o que torna as temperaturas mais baixas. Gabarito: [C]

23 Exercícios de Movimentos da Terra Instrução: Responder à questão abaixo com base no desenho e nas afirmativas. I) Os raios solares estão perpendiculares ao solo, pois o desenho representa um lugar situado na linha do Trópico de Capricórnio, no momento em que inicia o inverno. II) A situação evidenciada no desenho é, provavelmente, de solstício de verão no Hemisfério Norte. III) Esta data corresponde, provavelmente, ao início de verão no Hemisfério Norte, e o local representado está situado em qualquer ponto sobre o Trópico de Câncer. IV) Simultaneamente à situação mostrada no desenho, no Hemisfério Sul, o Sol também está incidindo perpendicularmente, ao meio-dia, em qualquer ponto do Trópico de Capricórnio. V) O desenho não se refere a Florianópolis, pois nesta latitude não ocorre a incidência perpendicular dos raios solares. Questão 02. A análise do desenho e das afirmativas permite concluir que estão corretas apenas a) I, II e III b) I, II e IV c) I, III, IV e V d) II, III e V e) III, IV e V Gabarito: [D]

24 Translação (Zona Tropical / área de penumbra/sombra) Porto Alegre Macapá inverno inverno verão verão Obs.: comparando as duas cidades, em latitudes distintas, observamos que Porto Alegre sempre apresentará sombra ao longo do ano;

25 Translação (Zona Tropical / área de penumbra/sombra) Zênite Oeste Sul Norte Obs.: ao longo do ano, conforme a ilustração de um observador no Hemisfério Sul, em nenhum momento teremos Sol no Zênite, indicando que o observador encontra-se fora da Zona Tropical; Leste

26 Translação (Zona Tropical / área de penumbra/sombra) Obs.: ao longo do ano, conforme a ilustração um observador no Hemisfério Sul, pois o inverno indica a posição Norte (Trópico de Câncer 23º27 N), teremos Sol no Zênite, meio-dia sem sombra, pelo menos uma vez no ano;

27 Translação (Zona Tropical / área de penumbra/sombra) Obs.: ao longo do ano, conforme a ilustração de um observador no Hemisfério Sul, em nenhum momento teremos Sol no Zênite, indicando que o observador encontra-se fora da Zona Tropical;

28 Translação (Zona Tropical / área de penumbra/sombra) Obs.: ao longo do ano, conforme a ilustração de um observador no Hemisfério Norte, em nenhum momento teremos Sol no Zênite, indicando que o observador encontra-se fora da Zona Tropical;

29 Cálculo da esfericidade da Terra (conjunção da observação da Translação da Terra com movimento aparente do Sol)

30 Cálculo da esfericidade da Terra (conjunção da observação da Translação da Terra com movimento aparente do Sol)

31 Movimento de Rotação da Terra 5 conseqüências: 1 Variação dos Dias e das Noites; 2 Forma da Terra = Geóide; Obs 1.: Diâmetro Equatorial maior que o diâmetro Polar; Obs 2.: Equador é o círculo máximo; Obs.: movimento de rotação é aquele que a Terra faz em torno de seu próprio eixo, de oeste para leste, o que causa a sensação de que o Sol se movimento de leste para oeste. Esse movimento é feito a uma velocidade de 1.669,33 km/h e a volta se completa a cada 23 horas, 59 minutos e 4 segundos;

32 Movimento de Rotação da Terra Polo Norte Sentido da rotação: anti-horária (para um observador no polo) Polo Sul Sentido da rotação: horária (para um observador no polo)

33 Movimento de Rotação da Terra 3 Fusos Horários; 4 Efeito de Coriólis, massas de ar e correntes marinhas tendem para Oeste; HN = direita, sentido horário 5 Desnível dos oceanos, litoral Leste mais elevado que o litoral Oeste; HS = esquerda, sentido anti-horário

34 Movimento de Rotação da Terra (efeito de Coriólis, HN = direita, HS = esquerda)

35 Exercícios de Movimentos da Terra Sobre o movimento de rotação, pode-se afirmar que: I. consiste na volta que a terra dá em torno do seu próprio eixo (de si mesma) e é realizado de oeste para leste; II. tem duração de aproximadamente 24 horas e é responsável pela incidência da luz solar por todo o Equador; III. é responsável pela alternância entre os dias e as noites. Assinale a alternativa correta. [A] [B] [C] [D] [E] Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. Somente a afirmativa II é verdadeira. Todas as afirmativas são verdadeiras. Gabarito: [E]

36 Exercícios de Movimentos da Terra Se o eixo da Terra fosse perpendicular ao plano da eclíptica, qual seria uma das consequências desse fato? [A] Verões e invernos seriam mais rigorosos. [B] A duração dos dias e das noites teria maior variabilidade durante o ano. [C] A duração dos dias e das noites seria constante durante o ano. [D] Os verões nas latitudes baixas seriam mais brandos. [E] Os invernos nas latitudes baixas seriam brandos. Gabarito: [C]

37 Movimento Precessão dos Equinócios É o movimento da Terra em volta do eixo de sua órbita devido à inclinação de seu eixo. Mais especificamente, é o movimento que o Polo Norte terrestre faz em relação ao ponto central da elipse da Terra no movimento de translação, similar ao giro de um pião desequilibrado. Essa oscilação foi descrita pela primeira vez pelo astrônomo, geógrafo e matemático grego Hiparco De Nicea, que viveu entre os anos 190 a.c. e 120 a.c.. Foi o terceiro movimento terrestre descoberto. Esse "rebolado" no eixo de rotação da Terra leva cerca de anos para completar um ciclo. Essa duração só não é mais precisa porque é influenciada pelo movimento das placas tectônicas. Obs.: a precessão dos equinócios ocorre, principalmente, devido à força gravitacional que o Sol exerce sobre a Terra; Vega Estrela Polar

38 Movimento de nutação Esse movimento acontece por causa de uma espécie de vibração do eixo polar terrestre. Isso faz com que, durante o movimento de precessão dos equinócios, os círculos feitos pela Terra sejam imperfeitos e irregulares. Ou seja, o eixo da Terra se inclina um pouco mais ou um pouco menos em relação à circunferência que faz durante a precessão. O movimento é cíclico e cada um deles dura um pouco mais de 18 anos e meio. Durante esse tempo, a variação é de no máximo 700 metros em relação à posição inicial. A nutação foi descoberta pelo astrônomo britânico James Bradley em A causa desse vaivém só foi compreendida muitos anos depois, quando os cálculos de vários cientistas os levaram à conclusão de que era um produto direto da atração gravitacional da Lua.

39 Movimentos da Lua A Lua é o único satélite natural da Terra. É 49 vezes menor nosso planeta e apresenta 3 principais movimentos: Rotação em torno de eixo, com duração de 27 dias, 7 horas e 43min. Revolução ao redor da Terra, com duração de 27 dias, 7 horas e 43min. Translação ao redor do Sol, juntamente com a Terra, com duração aproximada de 365 dias. Obs 1.: os movimentos de Rotação e Revolução são movimentos sincrônicos (ocorrem com mesmo tempo de duração), e para o mesmo sentido, sendo assim a Lua mostra sempre o mesmo lado/face, apresentando uma face oculta. Obs 2.: da Terra não se vê a face oculta da Lua; Obs 3.: da Terra não se vê a bundinha da Lua;

40 Quatro fases da Lua Lua Nova Conjunção Lua Crescente C Lua Minguante Lua Cheia Oposição

41 Exercícios de Movimentos da Lua [...]. A trajetória escapa o risco nu... As nuvens queimam o céu, nariz azul... Desculpe estranho, eu voltei mais puro do céu. Na lua o lado escuro é sempre igual... No espaço a solidão é tão normal... Desculpe estranho, eu voltei mais puro do céu. [...]. (STEIN, Carlos; Hömrich, Sady; Bowie, David. O astronauta de mármore. In: Nenhum de Nós. Cardume, (CD). O que faz com que, daqui da Terra, vejamos sempre a mesma face da Lua, deve-se ao fato de: [A] o seu movimento de rotação e de translação em volta da Terra terem a mesma duração. [B] a Terra e a Lua girarem em torno do Sol. [C] os movimentos de rotação da Terra e da Lua terem a mesma duração. [D] os movimentos de rotação da Terra e da Lua serem em sentido contrários. [E] a Lua estar sempre entre o Sol e Terra. Gabarito: [A]

42 Fases da Lua - Páscoa Ao subtrair 47 dias, caímos na terça-feira de carnaval. Mais 60 dias e teremos o Corpus Christi. A ressurreição de Cristo ocorreu próxima do Equinócio da primavera (quando dia e noite têm a mesma duração) e durante uma Lua Cheia. Por isso a data da Páscoa, Quaresma, e Carnaval deveria ser calculada com base nesses dois fenômenos.

43 Fases da Lua - calendário islâmico A era Islâmica, ou Hégira, começou no dia 16 de julho do ano 622 do calendário Juliano, dia da emigração de Meca para Medina. O calendário islâmico é exclusivamente lunar e os meses transladam por todas as estações do ano num período de 33 anos lunares (ou 32 anos solares, aproximadamente). O ano 2000 da Era Cristã corresponde ao ano de 1439/1440 da era islâmica.

44 Fases da Lua - páscoa judáica O Pessach é a Páscoa Judia, em memória da passagem do povo de Israel pelo mar Vermelho, liberto da servidão no Egito. Esta celebração acontece na primeira lua cheia da primavera.

45 Órbita da lua vista de cima Movimentos da Lua Órbita da lua vista de lado

46 Eclipses da Lua Lua Nova (eclipse do Sol) Lua Cheia (eclipse da Lua) Obs 1.: eclipse aparente; Obs 2.: eclipse da Lua uma das provas da redondeza da Terra; Obs.: a Lua apresenta uma inclinação de 5,2º em relação ao plano da elíptica, ou órbita terrestre ao redor do Sol;

47 Maré cheia Maré Cheia, Sizígia, águas vivas Oposição Conjunção alinhamento Obs 2.: países que exploram a energia maremotriz França (Monte Saint-Michel), Japão, Inglaterra e Portugal (Aguçadoura); Obs 1.: Devido à rotação da Terra e dos movimentos orbitais desta e da Lua, as marés vão ocorrendo cada dia em horários ligeiramente diferentes. O efeito combinado das marés causadas pela Lua e pelo Sol é chamado de maré luni-solar. Quando os três astros estão alinhados, ocorrem as marés de maior desnível (as mais altas e as mais baixas também) e essas marés são chamadas de marés de Sizígea. Elas ocorrem por volta das épocas de Lua Nova e Lua Cheia;

48 Maré baixa Maré Baixa, Quadratura, águas mortas Obs 1.: Quando o Sol e Lua são vistos a 90o um do outro, ocorrem marés com menor desnível (marés não muito altas nem muito baixas) e são denominadas de marés de Quadratura. Elas ocorrem por volta da Lua Quarto Crescente e por volta da Lua Quarto Minguante. Pelo fato de as marés lunares serem mais intensas, o período principal entre duas marés altas (ou baixas) é muito próximo do período das marés lunares: 12h25m.;

49 Exercícios de Movimentos da Lua Um grupo de pescadores pretende passar um final de semana do mês de setembro, embarcado, pescando em um rio. Uma das exigências do grupo é que, no final de semana a ser escolhido, as noites estejam iluminadas pela lua o maior tempo possível. A figura representa as fases da lua no período proposto. Considerando-se as características de cada uma das fases da lua e o comportamento desta no período delimitado, pode-se afirmar que, dentre os fins de semana, o que melhor atenderia às exigências dos pescadores corresponde aos dias: [A] 08 e 09 de setembro. [B] 15 e 16 de setembro. [C] 22 e 23 de setembro. [D] 29 e 30 de setembro. [E] 06 e 07 de outubro Gabarito: [D]

50 Exercícios de Movimentos da Lua Observe as proposições, tomando por referências a figura a seguir. I) As marés são movimentos oscilatórios e superficiais dos oceanos, que têm como causa a atuação dos ventos. II) No quadro 1, a Lua se encontra na posição de Conjunção, que corresponde à fase de Lua Nova. III) Nos quadros 1 e 2, os astros Sol, Terra e Lua estão alinhados, o que vai corresponder às marés de "águas-vivas" ou "de sizígia". IV) Quando a Lua se posiciona em Quadratura, quadro 3, não haverá possibilidade da ocorrência de qualquer tipo de eclipse. V) A posição da Lua no quadro 2 corresponde à fase de Quarto Minguante. Questão 81. Estão corretas: [A] I, II e III; [B] II, III e IV; [C] III, IV e V; [D] I e V; [E] II, IV e V. Gabarito: [B]