1.1. O que existe no Universo

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1 Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade Unidade 1 O UNIVERSO COMPETÊNCIAS 1.1. O que existe no Universo - Estrutura e formação do Universo - As estrelas: nascimento, vida e morte - Localização de astros na Esfera Celeste Descrever sumariamente a constituição do Universo. Caraterizar a Via Láctea e o Grupo Local. Saber situar a Terra no Universo. Distinguir o Modelo Geocêntrico do Modelo Heliocêntrico. Descrever sumariamente a formação do universo. Identificar os acontecimentos que descrevem o nascimento, a vida e a morte das estrelas. Descrever o movimento diurno do Sol. Saber orientar-se pelo Sol e pela sombra de uma vara, durante o dia. Descrever o significado e a importância das constelações. Orientar-se pelas estelas, durante a noite. Observar o céu, recorrendo a mapas celestes. Reconhecer o significado e a importância das coordenadas, altura e azimute, para localizar um astro no céu. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 2 A origem do Universo Estrutura e formação do Universo e do Sistema Solar Edwin Hubble Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 3 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 4 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 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. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 5 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 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. Pequena Nuvem de Magalhães Grande Nuvem de Magalhães Andrómeda A Via Láctea é uma galáxia com forma espiral. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 7 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 8 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 2

3 Como está organizado o Universo Como está organizado o Universo Galáxias Enxames de galáxias agrupam-se em Via Láctea Grupo Local Super enxame local Grupo Local Super enxames agrupam-se em Superenxame local Via Láctea Sistema Solar Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 9 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 10 Como está organizado o Universo Além das galáxia o que mais existe no Universo? Quasares galáxias muito novas, com aspeto de uma estrela muito brilhante, devido aos seus núcleos bastante luminosos. Afastam-se da Via Láctea a grande velocidade. Sistemas planetários - constituídos por uma estrela central à volta da qual orbitam outros astros, como o nosso sistema planetário o Sistema Solar. Planetas astros que não emitem luz visível e que orbitam em torno de uma estrela. 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. Os restos dos planetóides poderão ter dado origem aos cometas e aos asteróides. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 11 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 12 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 3

4 O que é uma estrela Estrela - Corpo celeste que possui luz própria, sendo, por isso, um corpo luminoso. As estrelas: nascimento, vida e morte 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 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 13 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 14 O que é uma estrela 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. VIDA DAS ESTRELAS Durante a sua existência as estrelas sofrem reacções nucleares no seu interior, fabricam a sua própria energia: O gás existente nestas nuvens é o hidrogénio; É das nebulosas difusas que nascem as estrelas. O hidrogénio é transformado em hélio, libertando-se muita energia: HIDROGÉNIO HÉLIO + ENERGIA 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. 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. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 15 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 16 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 4

5 O brilho das estrelas depende do seu tamanho! QUANTO MAIOR A ESTRELA MAIS QUENTE E MAIS BRILHANTE SERÁ! VIDA DAS ESTRELAS Estrela 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. Estrelas menores que o Sol Temperatura à superfície inferior a 5 000ºC; Brilho laranja ou avermelhado; Maior tempo de vida. Maior Tamanho Maior Temperatura Menor tempo de vida Maior Brilho Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 17 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 18 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. ESTRELA DE MENORES DIMENSÕES ESTRELAS DO TAMANHO DO SOL ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 19 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 20 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 5

6 ESTRELA MENORES QUE O SOL Se a massa da estrela for cerca de cinco centésimos da massa do Sol, a estrela passa por uma fase de anã castanha tornando-se, posteriormente, uma anã negra. ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES Começa-se a esgotar o seu combustível, o núcleo central contrai-se e as camadas exteriores expandem-se ESTRELA DO TAMANHO DO SOL Começa-se a esgotar o seu combustível, o núcleo central 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 Anã branca Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 21 Ocorrem explosões muito violentas e as camadas exteriores espalham-se no espaço. As estrelas em explosão tornam-se muito brilhantes Supernovas Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 22 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. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 23 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 24 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 6

7 Localização de astros na Esfera Celeste Nebulosa cabeça de cavalo. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 25 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 26 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 às outras e que, quando unidas por traços imaginários parecem formar desenhos ou figuras imaginárias no céu. O que é uma constelação? 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. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 27 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 28 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 7

8 Que constelações são mais conhecidas no hemisfério Norte? Ursa maior Touro Ursa menor Podemos localizar uma estrela utilizando como referência uma constelação. Para localizarmos a Estrela Polar (Polaris) tomamos como referência a constelação URSA MAIOR Cefeu É a constelação mais fácil de encontrar; É de grande importância para os habitantes do hemisfério norte; É a partir desta constelação que podemos localizar a constelação URSA MENOR, na cauda da qual está a Estrela Polar; Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 29 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 30 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). Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 31 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 32 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 8

9 Questão: E no hemisfério sul, qual é a estrela que serve de orientação nocturna? Que constelação serve de referência? 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): Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 33 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 34 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. 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. 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-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 35 Movimento aparente das estrelas, porque na realidade é o planeta que está em movimento, e não as estrelas. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 36 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 9

10 Movimento aparente das estrelas Em que sentido roda a Terra? Movimento aparente das estrelas Orientação Diurna No hemisfério norte, ao meio dia, o Sol atinge a sua altura máxima, encontrando-se sempre A nossa sombra indica o polo norte ao meio dia solar. sobre o ponto cardeal sul. 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. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 37 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 38 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 SUL, da linha do horizonte. no sentido dos ponteiros do relógio. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 39 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 40 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 10

11 Coordenadas Celestes Coordenadas Celestes Exemplo 1: Considera as seguintes estrelas e responde: a) Qual das estrelas se vê quando estamos virados para Norte? b) Qual é a estrela mais próxima do horizonte? c) 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 entre 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 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 41 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 42 Ano letivo 2011/2012 Docente: Marília Silva Soares 11