SIMULADOR DO SISTEMA SOLAR HU F 200/ NT4091

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1 SIMULADOR DO SISTEMA SOLAR HU F 200/ NT4091 INTRODUÇÃO O simulador do Sistema Solar trata-se de um modelo tridimensional do nosso Sol e dos nove planetas. Foi concebido para dar ao aluno uma melhor compreensão do nosso Sistema Solar. O estudo dos planetas com este modelo dará ao aluno um melhor entendimento dos tamanhos, distâncias, cores e velocidades aos quais os planetas giram em torno do Sol. Pode igualmente ser utilizado para demonstrar quais os planetas visíveis a uma dada data e porque é que alguns planetas são visíveis apenas em algumas alturas do ano. O simulador do Sistema Solar é um suplemento ideal num curso de Astronomia. UTILIZAÇÃO DO MODELOS O simulador é formado em dez partes básicas incluindo o Sol e os nove planetas. O Sol é representado por uma esfera amarela de ±20 cm e os planetas por pequenas esferas de vários tamanhos e cores suportadas por varetas que se estendem desde a base. Este modelo poderá ser usado para ensinar a identificar cada planeta e mostrar os seus tamanhos relativos. Os planetas podem mover-se à mão em torno do Sol de modo a demonstrar a revolução dos planetas. A tabela de localização da planetas na página 2, mostra a localização de cada planeta por datas. Para posicionar os planetas, localize a posição de Mercúrio a uma dada data e de seguida posicione a vareta de suporte de Mercúrio com os graus correctos dados pela base do simulador. Localize de seguida a posição de Vénus e posicione-o no valor correcto. É importante que segure sempre o planeta seguinte em frente ao Sol enquanto movimenta um outro planeta. Por exemplo: segure com uma mão Mercúrio enquanto movimenta Vénus, de seguida segure Vénus enquanto movimenta a Terra, etc. Observe que a posição para a Terra é sempre dada como uma data correspondente à data na base. Escala Este simulador foi escalonado para mostrar os tamanhos relativos dos planetas, no entanto, devido ao enorme tamanho do Sol, não se torna prático mostrar os tamanhos em relação ao Sol. De modo a compreender a imensidão das dimensões do Sistema Solar, assumindo que o tamanho real do Sol para este modelo é de aproximadamente 20 cm. O tamanho real de Plutão deverá então ser do tamanho de um pequeno grão de areia e estar a uma enorme distância do Sol. Os tamanhos e as distâncias são dadas nas páginas seguintes deste manual. Localização dos planetas na tabela Use a tabela de localização de planetas para encontrar a posição de cada planeta para uma dada data. As posições correspondem à posição dada na base, e as varetas deverão coincidir com os graus correctos de cada planeta, excepto a Terra, que deverá estar sobre a data actual. É importante começar por posicionar Mercúrio e segurar sempre com uma mão o planeta anterior enquanto posiciona o seguinte. Enquanto os planetas são posicionados de mês para mês, torna-se aparente que alguns se movem em torno do Sol muito lentamente enquanto que outros muito rapidamente. Mercúrio, por exemplo, move-se em torno do Sol cada 88 dias ou 125º por mês. Plutão move-se lentamente e leva cerca de 248 anos para completar uma revolução movendo-se 1,4º por ano. Heliocentrismo, ou posicionar os planetas com o Sol ao centro são dados pelo primeiro dia da cada mês. É possível posicionar os planetas semanalmente, no entanto apenas Mercúrio, Vénus, Terra e Marte movemse suficientemente rápido para verificar-se uma alteração semanal nas suas posições. Os gruas que estes planetas se movem são respectivamente: 30º, 12º e 4º. A Terra é posicionada aproximadamente à data actual. Pág. 1 de 6

2 TABELA DE LOCALIZAÇÃO DOS PLANETAS Pág. 2 de 6

3 MERCÚRIO Tem o nome do deus grego do comércio e dos viajantes que, por causa da sua grande velocidade, foi também o mensageiro dos deuses. O símbolo astronómico para este planeta é uma representação do carro transportado pelo deus Mercúrio. A olho nu é possível, por vezes, observar Mercúrio próximo do horizonte oeste mesmo após o pôr do Sol ou próximo do horizonte este mesmo antes do nascer do Sol. O satélite artificial Mariner 10 descobriu que Mercúrio é similar à Lua: não tem atmosfera, esta coberta de crateras devido a impactos, e podem observadas através de um telescópio superfícies escuras. Por ser um planeta próximo do Sol, órbita mais rapidamente do que qualquer outro planeta. Em 1965, medias de radar da sua superfície determinou de que Mercúrio roda no seu eixo mais depressa do que a sua órbita em torno do Sol: logo, todos os lados estão expostos ao Sol a qualquer altura afastando a teoria anterior de que apresentava sempre a mesma face virada para o Sol. Enquanto órbita em torno do Sol, apresenta fases tal como a nossa Lua. VÉNUS Nome da deusa romana da beleza e do amor. Surge no céu visto da Terra como o planeta mais brilhante. Como símbolo astronómico trata-se de um desenho esquemático de uma lupa de aumento. Da Terra, Vénus surge como uma cor amarelada e mostrar fases, tal como a Lua e Mercúrio, enquanto se move em torno do Sol. Vénus surge sempre ao amanhecer ou já de noite escura, e ocasionalmente tão brilhante que é visível durante o dia. No entanto a superfície actual de Vénus não pode ser vista por causa de uma fina camada de nuvens que a cobrem. Rádio telescópios e naves espaciais penetraram na sua cobertura e foram tiradas fotografias de radar da sua superfície revelando diversas estruturas continentais, vales profundos, uma montanha tão alta como o Evereste, ausência de água e uma atmosfera de dióxido de carbono 90 vezes mais fina do que o da Terra. No entanto Vénus é muito parecida com a Terra em tamanho e massa, a sua superfície tem uma temperatura de 480 ºC sendo a mais alta de todos os planetas, devido à cobertura de nuvens que prendem o calor gerado pelo Sol (efeito de estufa). Vénus é um dos três planetas que possui uma rotação retrograda (gira em direcção oposta enquanto gira em torno do Sol). TERRA O único planeta que não possui um nome mitológico. O símbolo do nosso planeta é um circulo contendo duas linhas perpendiculares, representando a intersecção do equador e do meridiano. A capacidade mais significativa da Terra é a capacidade de suster vida. Possui a maior média de densidade de todos os planetas e é único possuindo uma superfície liquida na sua superfície. A superfície da Terra é ocupada por 70% de água e 30% de terra, maioritariamente rocha sedimentar. As dimensões à superfície vão desde metros acima da superfície do mar (o monte Evereste) abaixo da superfície do mar (Fossa das Marianas). As áreas de terra firme, encontram-se e afastamento continuo, devido aos movimentos da crosta terrestre sobre o núcleo liquido. A atmosfera é 78% azoto, 21% oxigénio e 1% de outros gases e vapor de água. A Terra possui um forte campo magnético e encontra-se rodeada por uma cintura de partículas carregadas. MARTE O planeta vermelho Marte provém o seu nome o deu romano da guerra. O símbolo do planeta, um circulo com uma seta, representa um escudo e uma flecha. Apesar de ser metade do tamanho da Terra, Marte é um planeta parecido com a Terra em termos de temperaturas e condições à superfície. Marte possui alterações sazonais e calotes polares de água gelada e gelo seco (dióxido de carbono congelado). Informações recolhidas pelos satélites Mariner e Viking mostraram que a superfície de Marte possui leitos de rios secos, enormes vulcões, muitas crateras e um gigantesco vale tão grande como os Estados Unidos da América! Com a sonda Viking que ali aterrou em 1976, mostrou uma fina camada de dióxido de carbono e uma fina camada de poeiras que tornam o céu de Marte parecer de cor laranja durante o dia e azul ao anoitecer. Até ao momento nunca foi encontrado qualquer vestígio de vida à superfície de Marte. JÚPITER Nome do maior de todos os deuses romanos, que governava sobre todos os outros deuses. O símbolo é um hieróglifo egípcio de uma águia, que é muitas vezes associada ao deus Júpiter. É o maior de todos os planetas do Sistema Solar, pesando mais do dobro de todos os outros planetas juntos. Excepto para Vénus, Júpiter é o mais brilhante dos planetas visto do céu da Terra. A sua atmosfera pode ser facilmente observável com diversas bandas coloridas ao longo do seu equador. Apesar de possuir uma atmosfera fina, trata-se essencialmente de um planeta liquido com possíveis camadas de rocha fundida ou um núcleo de ferro. A grande mancha vermelha na sua atmosfera é uma gigantesca Pág. 3 de 6

4 tempestade, diversas vezes maior que a Terra, que foi avistada à 400 anos atrás, apesar de periodicamente se esvanecer. Possui o mais forte campo magnético conhecido e emite mais energia do que aquela que recebe do Sol. A sua temperatura interna aumenta em direcção ao núcleo em cerca de ºC. Descobertas recentes pela sonda Voyager mostram um sistema de anéis rodeando Júpiter, relâmpagos na sua atmosfera e auroras. Três das suas luas são maiores que a lua terrestre. SATURNO Nome de um deus romano. O aspecto mais evidente e único deste planeta é uma série de anéis em seu torno. Parece de cor amarelada, podendo os seus anéis ser avistados por um telescópio. O sistema de anéis é na realidade composto por centenas de anéis, compostos por gelo e poeiras, variando no seu tamanho entre pequenos grãos até enormes rochedos. A Voyager descobriu uma enorme quantidade destes anéis, assim como diversas novas nuvens e uma forte campo magnético. Tal como Júpiter, Saturno emite mais energia do que a que recebe do Sol. Apesar de ser o segundo maior planeta do Sistema Solar, é bastante leve e aparenta ser maioritariamente liquido. Iria flutuar em água se houvesse um oceano suficientemente grande para o conter! URANO Nome do deus grego dos céus. O símbolo representa uma seta apontado directamente da Terra para o céu. Descoberto em 1781 pelo astrónomo britânico Sir William Herschel, Urano é pouco visível a olho nu, mas pode ser avistado por um telescópio, aparentando uma cor azul-esverdeada pálida. Possui uma fina atmosfera e é principalmente liquido tal como Júpiter e Saturno. Uma característica significativa de Urano é que os seus pólos encontram-se quase ao mesmo plano que a sua órbita, e é um dos três planetas que possui uma rotação retrograda. Foram descobertos quinze luas em órbita de Urano e um sistema de finos e escuros anéis que foram também descobertos. NEPTUNO Nome do deus romano dos mares e o seu símbolo é dado por uma forquilha. É comparável a Urano em diâmetro, massa, densidade e gravidade à superfície. Visível através de um telescópio, aparenta uma cor verde pálida, possivelmente devido a gás metano na sua atmosfera. Pensa-se ser um planeta liquido. Desde 1846, quando Neptuno foi descoberto, não lhe era atribuída uma órbita em torno do Sol. Por causa da órbita eleocentrica de Plutão, Neptuno era o planeta mais afastado do Sol entre 1979 e Uma das suas luas, Tritão, é maior que Plutão e a lua da Terra. PLUTÃO Descoberto em 1930, o nome provém do deus romano do submundo e da morte. O seu símbolo resulta da intercepção das letras P e L, comemorativo de Percival Lowell, que o descobriu. Plutão é o mais pequeno dos planetas, sendo a sua característica mais notável é a sua órbita excêntrica. Devido à sua forma oval, Plutão por vezes órbita em torno do Sol tanto como Neptuno, no entanto usualmente esta mais afastado do que Neptuno. É também um dos três planetas com rotação retrograda. Em 1978, foi descoberta uma lua, um terço do tamanho de Plutão. Alguns astrónomos pensam que Plutão terá sido em tempos uma lua de Neptuno. LUAS Existem 61 luas conhecidas no Sistema Solar. São importantes para a determinação das massas dos seus corpos parentes. Uma vez que Mercúrio e Vénus não possuem luas, as suas massas são mais incertas do que as dos outros planetas. Cada lua do Sistema Solar apresenta sempre as mesmas faces viradas para os seus corpos parentes. SOL O nosso Sol, uma gigantesca bola de fogo, é a estrela mais próxima de nós. A sua energia é produzida pela fusão de milhões de toneladas de hidrogénio em milhões de toneladas de Hélio. A temperatura no núcleo é de cerca de ºC. Na sua superfície existem algumas zonas frescas chamadas de manchas solares que são associadas a campo magnético solar. Línguas de fogo chamadas de proeminências, que são libertadas a partir da superfície solar. Existe ainda uma fina camada exterior designada por corona, sendo a partir daqui que se soltam as partículas que formam o vento solar que por sua vez causam as auroras boreais da Terra. Pág. 4 de 6

5 Conjunção Inferior e Superior As certas alturas do ano, um planeta pode estar directamente entre a Terra e o Sol. A isto é chamado de conjunção inferior. Igualmente, um planeta pode estar directamente para lá do Sol e vista através da Terra, designando-se assim de conjunção exterior. Se um planeta não se encontra em qualquer destas situações, não é visível. A Figura 1 mostra Vénus numa conjunção superior e Mercúrio numa conjunção inferior, enquanto que Marte, Júpiter e Saturno são visíveis na noite escura. Posicione os planetas de acordo com a tabela de localizações para uma determinada data e determine quais os planetas em conjunção superior e inferior. Estrelas da manha e da noite Mercúrio e Vénus são por vezes vistos como estrelas da manha e da noite dependendo das suas posições em relação ao Sol e à Terra. A Figura 2 ilustra isso. Note que quando um planeta esta à direita do Sol visto da Terra, é uma estrela da manha e quando esta à esquerda é uma estrela da noite. O ângulo entre o Sol e o planeta é chamado de elongação. AS LEIS DE KEPLER DO MOVIMENTO PLANETÁRIO Importantes conceitos no estudo do sistema solar incluem os movimentos dos planetas da forma como foram definidos pelas Leis de Kepler. O Simulador do Sistema Solar pode ser usado para demonstrar estas leis e mostrar como as órbitas, velocidades e períodos variam. As leis de Kepler estão traçadas em baixo com diagramas explicativos. Primeira Lei de Kepler: Kepler estudou amplamente a órbita de Marte e descobriu que esta não era um círculo perfeito mas uma elipse. Na altura, Kepler estudou a órbita de outros planetas e descobriu que elas eram também elipses. A partir disto, ele formulou a sua primeira lei a órbita de um planeta é uma elipse com o Sol a um plano. A órbita de um planeta hipotético apresentada na figura 3 indicando o Sol a um plano, o perihélio (ponto mais próximo do Sol) e o afélio (ponto mais afastado do Sol). Segunda Lei de Kepler: Muitos estudos sobre Marte mostraram que a sua velocidade variou. :moveu-se mais depressa, perto do perihélio e mais devagar, afastando-se do Sol no afélio. Observações de outros planetas mostraram que o mesmo era verdade em relação a eles. Kepler encontrou uma relação clara entre a velocidade de um planeta e a sua posição relativamente ao Sol. A sua segunda lei descreve a variação na velocidade. Estabelece que um planeta se move ao longo da sua órbita de forma a que uma linha imaginária, ligando o planeta e o Sol, percorra áreas iguais em iguais intervalos de tempo. Terceira Lei de Kepler: A terceira lei de Kepler relaciona a distância de um planeta e o Sol, com o tempo que leva um planeta a girar à volta do Sol.. Kepler descobriu que havia uma relação matemática e quanto mais distante estiver um planeta do Sol mais devagar ele anda. A terceira lei de Kepler estabelece que o cubo da distância média (em unidades de astronomia), entre o Sol e o planeta é igual ao quadrado do período orbital em anos. ASTERÓIDES Centenas de planetas mais pequenoos chamados asteróides giram à volta do Sol. Eles giram numa região entre Marte e Júpiter, que pode ser apontada no Simulador do Sisitema Solar. Os tamanhso dos asteróides variam de 480 milhas em diâmetro até menos do que uma milha em diâmetro. Nem todos os asteróides andam entre Marte e Júpiter, mas as suas órbitas são longas elipses, que de vez em quando os trazem próximo da terra. Alguns dos mais conhecidos planetas pequenos são Ceres, Eros, Hermes, Pallas e Juno. Actividade: Aponte a região entre a órbita de Marte e a órbita de Júpiter no Simulador do Sistema Solar e indique o percurso dos asteróides. COMETAS Mais do que uma centena de cometas já foram descobertos e todos os anos novos são descobertos. Cometas são massas arredondas de matéria, que andam à volta do Sol numa variedade de órbitas. Alguns andam além do planeta mais longínquo e retornam em intervalos regulares. A cabeça do cometa chama-se Pág. 5 de 6

6 coma, dentro da qual está o núcleo. Os cometas desenvolvem caudas conforme se vão aproximando do Sol, e as caudas estendem-se.. O brilho dos cometas varia. Alguns tornam-se visíveis a olho nu. Alguns cometas famosos são cometa de Halley, cometa Morehouse, cometa Tebbut, cometa de Henke e o cometa Shoemaker-Lever, que se desfez e colidiu com Júpiter em O cometa que se mostra na figura 7 ilustra a posição da cauda de um cometa conforme ela gira à volta do Sol numa órbita elíptica. Projecto: Corte quatro modelos de cartões de um cometa, cada um com diferentes comprimentos de caudas, variando desde sem cauda até uma longa cauda como se mostra na figura 7. Usando o Simulador do Sistema Solar, mostre como a longa órbita elíptica de um típico cometa se move à volta do Sol. Conforme o cometa se aproxima do Sol, a cauda torna-se mais larga sempre afastando-se do Sol (?). METEORITOS Os meteoritos são normalmente conhecidos como estrelas disparadas (?). São visíveis como raios de luz no céu quando entram na atmosfera da Terra e ardem. Alguns meteoritos são compostos por ferro e níquel, outros são materiais férrios e outros são misturas. Por vezes grupos de meteoros viajam em órbitas através do sistema solar. Pensa-se que são restos de cometas desfeitos. Quando acontecer a Terra estar a tal ponto, grande número de meteoros entrarão na atmosfera produzindo chuvas de meteoros. Projecto: Usando formas elípticas presa com arame, feitas de arame fino, mostre como a imensidão e a corrente de meteoritos irá intersectar a órbita da Terra no Simulador do Sistema solar. Para mais informações ou assistência, contacte-nos através de: J. ROMA, Lda. Praça da Figueira, nº 12 1º Lisboa Telf: Fax: Pág. 6 de 6

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