1 O Universo. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade. Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares O que existe no universo

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1 Conteúdos 1.1. O que existe no universo - A origem e constituição do Universo - - As Estrelas Ciências Físico-Químicas 7º ano 2 A origem do Universo A origem e a constituição do Universo A origem do Universo Teoria do Big Bang Edwin Hubble Como está organizado o Universo - Formação do Sistema Solar 4 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 1

2 A origem do Universo Com origem numa pequena massa muito densa e quente após uma explosão Como está organizado o Universo Galáxias O Universo é formado por biliões de galáxias. Uma galáxia é um enorme aglomerado de estrelas, entre as quais existem grandes quantidades de gases e poeiras. As galáxias apresentam aspectos e tamanhos diferentes, e por isso podem classificar-se de acordo com a sua forma. Espiral Elíptica Irregular Núcleo central do qual partem braços com estrelas de diferentes idades. Têm forma esférica ou elipsoidal e são as galáxias mais comuns. Não apresentam contornos definidos e são ricas em gases e poeiras. 5 6 Como está organizado o universo Galáxias A Via Láctea é a nossa galáxia. É apenas uma entre as cerca de 100 mil milhões de galáxias no Universo, todas elas com milhares de milhões de estrelas. Como está organizado o universo Galáxias As galáxias que se encontram mais próximas da Via Láctea são : Numa noite de céu limpo podemos ver parte da Via Láctea como uma faixa esbranquiçada. Este brilho resulta das mais de 200 mil milhões de estelas que formam a nossa galáxia. A Via Láctea é uma galáxia com forma espiral. Pequena Nuvem de Magalhães Grande Nuvem de Magalhães Andrómeda 7 8 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 2

3 Como está organizado o Universo Como está organizado o Universo Galáxias Via Láctea Super enxame local Enxames de galáxias agrupam-se em Grupo Local Grupo Local Super enxames agrupam-se em Superenxame local Via Láctea Sistema Solar 9 10 Formação do sistema Solar O Sistema Solar formou-se há cerca de cinco milhões de anos, a partir de uma nuvem interestelar de gás e poeiras em rotação, conhecida por nebulosa solar. Contracção da nebulosa Passou a rodar mais rapidamente Zona central tornou-se muito quente e começou a formar-se o Sol. Formação de planetóides que continuaram a crescer dando origem aos planetas telúricos. Constelações e Orientação Nocturna O que é uma constelação? Como nos podemos orientar pelas estrelas? Os restos dos planetóides poderão ter dado origem aos cometas e aos asteróides. 11 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 3

4 O que é uma constelação? O que é uma constelação? Uma constelação é um conjunto/grupo de estrelas, na mesma região do céu, que parecem não mudar de posição umas em relação ás outras e que, quando unidas por traços imaginários parecem formar desenhos ou figuras imaginárias no céu. Existem muitas constelações e enquanto algumas se mantêm visíveis ao longo do ano, umas vão desaparecendo e outras aparecendo na esfera celeste. A representação das constelações pode ser encontrada em mapas celestes, que são diferentes de mês para mês e de hemisfério para hemisfério. As estrelas de uma constelação podem estar em zonas muito distantes do espaço e apresentar movimento umas em relação às outras movimento detectável apenas ao final de milhões de anos. As constelações têm alguns nomes relacionados com crenças e mitos antigos, e algumas foram batizadas pelos antigos navegadores durante a época dos descobrimentos. Esfera celeste esfera imaginária onde é projectada a luz das estrelas (roda cerca de 15º /h) Mapa celeste São uma ferramenta que nos permite prever que constelações podemos observar ao longo de um ano Que constelações são mais conhecidas no hemisfério Norte? Ursa menor Podemos localizar uma estrela utilizando como referência uma constelação. Para localizarmos a Estrela Polar (Polaris) tomamos como Ursa maior Touro referência a constelação URSA MAIOR É a constelação mais fácil de encontrar; É de grande importância para os habitantes do hemisfério norte; Cefeu É a partir desta constelação que podemos localizar a constelação URSA MENOR, na cauda da qual está a Estrela Polar; Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 4

5 Possibilita a orientação nocturna no hemisfério norte; Só é vista pelos habitantes do hemisfério norte; Não é muito brilhante; Encontra-se junto ao pólo norte celeste; Parece estar sempre na mesma posição. ESTRELA POLAR (Polaris) Traçar uma recta imaginária entre as duas Guardas da Ursa Maior; Prolongar cinco vezes a distância existente entre as Guardas Quando olhamos para esta estrela temos à nossa frente o ponto cardeal Norte (N); retaguarda o ponto cardeal Sul (S); direita o ponto cardeal Este (E); esquerda o ponto cardeal Oeste (O) Questão: E no hemisfério sul, qual é a estrela que serve de orientação nocturna? Que constelação serve de referência? Consulta a página 15 do manual. Resposta: No hemisfério sul é mais difícil localizar uma estrela que sirva de orientação nocturna, pois não existe uma estrela equivalente à Estrela Polar. Durante a noite, observam-se várias constelações, como é o caso da constelação Cruzeiro do Sul ou Crux, que tem a forma de cruz e cujo braço maior aponta para o pólo sul celeste. Resposta: (continuação) desenhas, mentalmente, uma linha que una as duas estrelas do braço maior da cruz. Prolongas a distância que une as duas estrelas cerca de quatro vezes e meia. O ponto cardeal sul está na direcção do pólo sul celeste encontrado no céu. Quando olhamos para esta constelação temos à nossa frente o ponto cardeal Sul (S); retaguarda o ponto cardeal Norte (N); esquerda o ponto cardeal Este (E); direita o ponto cardeal Oeste (O): Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 5

6 Limitações deste método de orientação: É pouco rigoroso; requer que o tempo não esteja nublado; Em espaços como as cidades, a observação é dificultada pelos prédios e pela poluição luminosa. Para ultrapassar as dificuldades de orientação, sempre que se viaje para locais desconhecidos, é importante levar uma bússola e um mapa da região, ou utilizar o GPS (Sistema de Posicionamento Global), método bastante mais eficaz recentemente desenvolvido. Ciências Físico-Química 7º Ano As estrelas O que é uma estrela A vida e a morte das Estrelas Movimento aparente das estrelas Coordenadas celestes 21 O que é uma estrela O que é uma estrela Estrela - Corpo celeste que possui luz própria, sendo, por isso, um corpo luminoso. A luz das estrelas é produzida por transformações que ocorrem no seu interior. Estas transformações fazem com que as estrelas se vão modificando durante a sua longa vida de milhões de anos. São imensas massas de gás que se encontram a elevadíssimas temperaturas, libertando grandes quantidades de energia por radiação NASCIMENTO DAS ESTRELAS Nas galáxias além de estrelas, há enormes quantidades de gases e poeiras que parecem nuvens, umas escuras nebulosas difusas, outras brilhantes nebulosas planetárias. O gás existente nestas nuvens é o hidrogénio; É das nebulosas difusas que nascem as estrelas. O nascimento de uma estela ocorre quando há uma contracção de hidrogénio gasoso e das poeiras existentes na nebulosa, aquecendo. No núcleo dá-se início a reacções nucleares que libertam muita energia Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 6

7 VIDA DAS ESTRELAS Durante a sua existência as estrelas sofrem reacções nucleares no seu interior, fabricam a sua própria energia: O brilho das estrelas depende do seu tamanho! QUANTO MAIOR A ESTRELA MAIS QUENTE E MAIS BRILHANTE SERÁ! O hidrogénio é transformado em hélio, libertando-se muita energia: HIDROGÉNIO HÉLIO + ENERGIA A energia produzida no núcleo das estrelas até à superfície e é irradiada para o espaço como luz e calor, por isso é que as estrelas brilham. Estrelas maiores que o Sol Temperatura muito superior a ºC; Brilho branco-azul; Maior temperatura; Tempo de vida: apenas milhões de anos. Estrelas do tamanho do Sol Temperatura inferior a 5 000ºC; Brilho amarelo; Temperatura média; Tempo de vida: cerca de dez mil milhões de anos Maior Tamanho VIDA DAS ESTRELAS Estrela Menor tempo de vida MORTE DAS ESTRELAS Quando se esgota o seu combustível - gás hidrogénio - deixam de se dar no interior das estrelas, no núcleo, as reacções nucleares responsáveis pela produção de calor e luz, pelo que a estrela morre. Maior Temperatura ESTRELA DE PEQUENAS DIMENSÕES (COMO O SOL) ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES Maior Brilho Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 7

8 MORTE DAS ESTRELAS MORTE DAS ESTRELAS ESTRELA DE PEQUENAS DIMENSÕES (COMO O SOL) Começa-se a esgotar o seu combustível, o núcleo central e as camadas exteriores expandem-se ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES Começa-se a esgotar o seu combustível, o núcleo central contrai-se e as camadas exteriores expandem-se Gigante vermelha Super - Gigante Dá-se uma contracção formando-se uma pequena estrela que ao fim de um certo tempo acaba por perder totalmente o seu brilho Ocorrem explosões muito violentas e as camadas exteriores espalham-se no espaço. As estrelas em explosão tornam-se muito brilhantes Anã branca Supernovas MORTE DAS ESTRELAS MORTE DAS ESTRELAS Espontaneamente, o núcleo das supernovas pode sobreviver como: Corpo celeste muito denso, formado por muita matéria concentrada num volume muito pequeno; Surge da morte de uma estrela de grandes dimensões; Supernovas Uma estrela de neutrões ou pulsar, se a estrela que a originou era de 2 a 8 vezes maior do que o Sol. Estrela de neutrões Um buraco negro, se a estrela que a originou era mais do que 8 vezes maior do que o Sol. Buraco negro Buraco negro Quanto maior é a estrela que lhe dá origem, maior é o buraco negro que forma. Atrai tudo o que está próximo, por isso a região à sua volta é um sugadouro de matéria e até da luz Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 8

9 Movimento aparente das estrelas O que se move? As estrelas ou os Planetas? Se observarmos o céu e as estrelas todas as noites durante um mês, vamo-nos apercebendo de que, as estrelas que se vêem, mudam de posição desde o início até ao final da noite. Movimento aparente das estrelas, porque na realidade é o planeta que está em movimento, e não as estrelas Movimento aparente das estrelas Movimento aparente das estrelas Em que sentido roda a Terra? Orientação Diurna No hemisfério norte, ao meio dia, o Sol atinge a sua altura máxima, encontrando-se sempre sobre o ponto cardeal sul. A nossa sombra indica o polo norte ao meio dia solar. A Terra gira no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, isto é, no sentido direto, de Oeste para Este. Cada objeto celeste, no seu movimento diurno, vai ocupando posições diferentes no espaço Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 9

10 Coordenadas Celestes Coordenadas Celestes Vistas da Terra, as estrelas parecem agrupar-se formando constelações. Os nomes das constelações, em muitos casos, derivam de lendas antigas. A Estrela Polar pertence à constelação Ursa Menor e indica o ponto cardeal Norte (no hemisfério Norte). A partir do Cruzeiro do Sul é possível localizar a estrela Sigma Octantis, que indica o ponto cardeal SUL (no hemisfério Sul). Nem todos os astros são tão fáceis de encontrar no céu como a Estrela Polar. Por isso, os astrónomos definiram um modo de localizar qualquer astro no céu: as Coordenadas Celestes. As Coordenadas Celestes são duas: a altura e o azimute. Altura (h) Azimute (A) É a distância angular (varia entre É a distância angular (varia entre 0º e 90º) entre a linha do 0º e 360º), entre o horizonte e o astro, que nos prolongamento de um astro no indica a posição do astro acima horizonte e o ponto cardeal da linha do horizonte. Norte, no sentido dos ponteiros do relógio Coordenadas Celestes Coordenadas Celestes Exemplo 1: Considera as seguintes estrelas e responde: Qual das estrelas se vê quando estamos virados para Norte? Qual é a estrela mais próxima do horizonte? Qual das estrelas se consegue ver quando estamos virados para Sul? Exercício Completa: Um astro pode ser localizado no céu a partir das suas. A indica a posição que o astro ocupa acima do, e pode variar 0º e 90º. O indica a posição do astro relativamente ao ponto cardeal, e pode variar entre 0º e 360º. Estrela Altura Azimute A 30º 90º B 40º 180º C 50º 0º Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva 10