A ESCALA DO UNIVERSO

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1 Instituto de Educação Infantil e Juvenil, Londrina,. Nome:, ano. A ESCALA DO UNIVERSO Escala de Espaço Figura 1: Um Modelo Escalonado do sistema solar Quando se fala em astronomia, talvez a primeira noção de tamanho que devemos ter é a escala de tamanhos e distâncias no sistema solar (sol e os planetas). Vamos adotar o seguinte fator de escala: F= Logo, a distância em escala será: Ds=Dreal/F. E o tamanho em escala será: Ts=Treal/F. No nosso modelo vamos usar uma mini-bola de basquete amarela de aproximadamente centímetros para representar o Sol. Já que o Sol tem diâmetro de quilômetros e (139,200,000,000 / 16.51) = 8,431,254,000, ao adotar esse mesmo fator de escala pros diâmetros e distâncias no Sistema Solar, temos um modelo escalonado do Sistema Solar, conforme a tabela abaixo: Objeto Real Diâmetro (km) Real Distância (milhões de km) Tamanho escalonado (cm) Sol 1,392, Distância (m)

2 Mercúrio Vênus 12, Terra 12, Marte Júpiter 139, (minúsculo! grão de areia) 0.14 (grão de areia) 0.15 (grão de areia) 0.08 (quase 1 mm) 1.7 (uma moeda de um centavo de real) Saturno 116,464 1, (um botão) Urano 50,724 2,869.6 Netuno 49,248 4,496.6 Plutão ,913.5 Nuvem de Oort 11,200,000 Proxima Centauri 40,493, (metade do botão) 0.6 (metade botão) 0.03 (pedaço pequeno de pó) 4.5 (bola de handbol) 6.9 ( ( ( ( ( ( ( ( (701 1,328,400 (1,328 km) 4,802,700 (4,803 km) Júpiter, o maior planeta, teria só 1.7 centímetros (uma moeda de um centavo de real) e estaria a aproximadamente 92.3 metros do Sol. Nossa pequena Terra (um grão de areia) estaria a 17.7 metros (aproximadamente 18 passos grandes) do Sol. A Nuvem de Oort é uma nuvem esférica enorme composta por trilhões de cometas que cercam o Sol. Seu raio se extende de aproximadamente 7.5 a 15 trilhões de quilômetros. No nossso modelo, a distância do Sol à metade Nuvem de Oort seria a distância entre Los Angeles e Denver. Proxima Centauri é a estrela mais vizinha a nós fora do sistema solar (lembre-se que o Sol também é uma estrela!). A distância a Proxima Centauri seria igual à de Los Angeles para New Glasgow, na Nova Escócia para ser mais preciso! Se uma nave conseguisse viajar à velocidade da luz ( km/s), levaríamos 4 anos pra alcançar (negligenciando a gravidade do Sol) Proxima Centauri! Você deve ter notado que a escala de grandeza em astronomia é muito maior do que aquela a que estamos acostumados a lidar no nosso dia-a-dia. Por isso os astrônomos usam unidades de distância maiores, como a unidade astronômica, para descrever distâncias entre os planetas, e um ano-luz, para descrever distâncias entre as estrelas. Uma unidade astronômica = a distância entre a Terra e o Sol, aproximadamente milhões de quilômetros. Por exemplo, Júpiter está a (778.4 milhões de km)/(149.6 milhões de km) = 5,203 unidades astronômicas do Sol. Um ano-luz é a distância percorrida pela luz em um ano.. Você pode descobrir quantos quilômetros equivale a um ano-luz multiplicando a velocidade de luz pelo intervalo de tempo de um ano: 1 ano luz = (299,800 quilômetros/segundo) (31,560,000 segundos/ano) = 9,461,000,000,000 quilômetros (9.461 trilhões quilômetros!).

3 A mais próxima estrela está a aproximadamente 4.3 anos-luz de distância, ou seja, a luz vinda de Proxima Centauri leva 4.3 anos pra chegar à Terra. E, portanto, se algo acontecesse com essa estrela nesse exato momento, nós só observaríamos essa mudança 4.3 anos depois. A velocidade de luz é a maior velocidade possível para qualquer coisa viajar no universo, apesar do que você pode ver em filmes de ficção científica ou livros. O Sol (marcado com 'x' no desenho abaixo) é uma estrela entre mais de 200 bilhões que estão ligadas gravitacionalmente e juntas formam a nossa galáxia, a Via Láctea.. O modelo da Via Láctea é de uma galáxia plana, como uma panqueca ou disco, e com uma protuberância no centro. Estrelas e gás concentram-se em braços espirais no disco da Galáxia. Também existem muitas estrelas entre os braços espirais. Nosso sistema solar está em um dos braços espirais da Via Láctea e está a aproximadamente anos-luz do seu centro. A Via Láctea inteira tem aproximadamente anosluz de extensão. Em nosso modelo escalonado, com o Sol de16.51 centímetros de diâmetro, a Via Láctea teria 112 milhões de quilômetros de extensão ou cerca de 38% do tamanho da órbita da Terra ao redor do Sol. Lembrando que a órbita de Plutão tem só 1.4 quilômetros nessa escala, a Galáxia é MUITO maior do que nosso sistema solar! Abaixo uma visão da Via Láctea de frente e de perfil, com a posição marcada do sol. Vamos agora reduzir mais a nossa escala, de modo que a Via láctea tenha o tamanho da mini-bola de basquetebol. Segundo esse modelo, as duas galáxias-satélite mais famosas da Via Láctea, conhecidas como a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, estariam a distâncias de aproximadamente 30 e 35 centímetros, respectivamente. A Grande Nuvem de Magalhães teria o tamanho de uma bola de tênis e a Pequena Nuvem de Magalhães teria o tamanho de uma bola de ping pong. A Galáxia de Andromeda, a galáxia grande mais próxima, seria uma bola de 19 centímetros de diâmetro (uma bola de vôlei) a aproximadamente 4.8 metros de distância. A Via Láctea e a Galáxia de Andromeda fazem parte de um agrupamento de galáxias gravitacionalmente ligadas que formam o que chamamos de Grupo Local. O Grupo Local pode ser dividido grosseiramente em duas aglomerações e cada aglomeração tem uma espiral grande: a Via Láctea e a Andromeda (M31). Isso pode ser visto claramente nas ilustrações abaixo, que mostram três visões do Grupo Local, cada visão rodada por 90 graus em relação às

4 outras. A Via Láctea é o ponto grande na interseção do x,y,z e M31 é o outro ponto grande. Dentre os grandes agrupamentos de galáxias, os aglomerados de galáxias, o mais próximo é chamado de aglomerado de Virgo (está na direção da constelação de Virgo, a Virgem). O aglomerado de Virgo tem mais de 1000 galáxias e distaria mais de 50 metros nesse modelo escalonado. Note que em relação ao tamanho, as galáxias estão relativamente perto uma das outras. Estrelas dentro de uma galáxia estão relativamente muito distantes comparadas aos seus tamanhos. Você verá que a proximidade relativa das galáxias tem um efeito significativo em sua evolução. O Grupo Local e o aglomerado de Virgo são parte de um grupo maior, chamado de Superaglomerado Local ou Superaglomerado de Virgo (o aglomerado de Virgo está próximo ao seu centro). O Grupo Local está perto de uma extremidade do Superaglomerado Local. Em nosso modelo, com a Via láctea do tamanho de uma minibola de basquetebol, o Superaglomerado Local tem o comprimento de aproximadamente 190 metros e o universo observável inteiro tem um diâmetro de aproximadamente 49.5 quilômetros. Escala de Tempo Agora, para aprimorar a nossa percepção sobre escalas de tempo no Universo, vamos, ao invés de reduzir distâncias, encolher o tempo. No nosso modelo escalonado do tempo, chamado calendário cósmico, todos os segundos correspondem a 475 anos reais (assim 24 dias do calendário cósmico = 1 bilhão de anos reais). Assumindo que o universo tem 15 bilhões anos de idade, você pode apertar a história inteira do universo em um ano civil cósmico. O universo começa em 1 de janeiro à zero hora no calendário cósmico e nosso tempo presente está em 31 de dezembro às 11:59: PM. Aqui

5 vão algumas datas importantes neste calendário cósmico super-comprimido, todas pertinentes para nós os humanos: (também veja a figura abaixo) Origem do Universo--Jan. 1 Origem de nossa galáxia--jan 24 Origem de sistema solar--setembro. 9 Terra Solidifica--setembro 14 Vida na Terra-- setembro. 30 Advento de reprodução sexual--nov. 25 Atmosfera de oxigênio--dez. 1 Explosão cambriana (600 mil anos atrás quando a maioria dos organismos complexos apareceram, peixes)--dez. 17 Plantas de terra & insetos--dez. 19, 20, Primeiros anfíbios--dez. 22 Primeiros répteis & árvores--dez. 23 Primeiros dinossauros--dez. 25 KT imprensam, idade de mamífero, pássaros--10:00 SÃO Dez. 30 Australopitecos (Lucy, etc.)--10:00 PM Dez. 31 Primeiros primatas--dez. 30 Homo habilis--11:25 PM Dez. 31 Homo erectus--11:40 PM Dez. 31 Mais antigo Homo sapiens--11:25 PM Dez. 31 Homem neandertalense--11:57 PM Dez. 31 Cro-Magnon tripulam--11:58:38 PM Homo sapiens sapiens--11:58:57 PM Dez. 31 História humana--11:59:39 PM Gregos antigos até agora-- últimos cinco segundos tempo de vida de um ser humano (71 anos) segundos

6 É surpreendente que possamos ter descoberto tantas coisas a respeito da evolução do Universo em aproximadamente 100 anos, que é uma fração muito pequena da idade do Universo. Há 100 anos a fotografia começou a ser usada em astronomia e as primeiras observações sistemáticas (Surveys) se tornaram possíveis. Como os astrônomos podem dizer com confiabilidade que daqui a 5 bilhões de anos o Sol entrará na fase de gigante vermelha? E que a Terra se formou a 4.6 bilhões de anos atrás? A dificuldade dessa tarefa pode ser concebida com a seguinte analogia: um ET vem à Terra e tem a missão de fotografá-la por 15 segundos ( 15 segundos está para o tempo de vida de um humano assim como 100 anos está para a idade do Universo). O ET retorna à sua origem, e seus colegas tentam entender a vida de um ser humano através das fotos tiradas durante os 15 segundos de observação. PROPOSTAS Proposta Individual 1) Faça a leitura atenta do texto acima. 2) À lápis, grife as palavras que não compreendeu deste texto. Proposta Coletiva 3) Junto ao professor, façam uma nova leitura da parte Escala de Tempo do texto e realize anotações e grifos que facilitem sua compreensão futura do texto.