ÓRBITA ILUMINADA HU F 152/ NT4091

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1 ÓRBITA ILUMINADA HU F 152/ NT4091 INTRODUÇÃO Trata-se de um modelo científico de trabalho, representando o Sol, a Terra e a Lua, e mostrando como estes se relacionam entre si. Foi concebido para mostrar os movimentos básicos da Terra e da Lua e para explicar as causas do dia e da noite, das estações do ano e das fases da Lua. Muitos dos importantes relacionamentos que podem ser demonstrados com o simulador vão ser a seguir indicados. O simulador está dimensionado à escala, para assim melhor mostrar os tamanhos relativos, distâncias e os movimentos da Terra e da Lua. A Terra e a Lua são apresentadas à escala de 1 polegada por 2000 milhas, ou seja aproximadamente, à escala 1: Para representar o Sol à mesma escala havia que dar-lhe um diâmetro de aproximadamente 11m. E quanto à escala de distâncias, o centro do Sol, ficaria a cerca de 1.120m da Terra! Impossível, assim, respeitar a escala quanto ao Sol. Na figura 1 estão indicadas dimensões e distâncias, referentes ao Sol, Terra e Lua, assim como os movimentos da Terra e da Lua, à volta do Sol. Dimensões médias e distâncias Sol Sol:1.384 milhões de km de diâmetro Terra: km de diâmetro (distando do Sol 150 milhões de Km) Lua: 3.450km de diâmetro (a 382 mil quilómetros da Terra) Lua A Lua completa uma rotação em torno do seu eixo em 29 ½ dias e dá uma rotação à volta da terra todos os 29 ½ dias. A Terra faz uma rotação à volta do Sol em 365 ¼ dias. A Terra completa uma rotação em torno do seu eixo em 23 horas e 56 minutos. Terra Figura 1 Quando o Simulador passa de uma posição mensal para a próxima, a Lua gira à volta da Terra dando aproximadamente uma volta por mês. A Terra completa uma rotação à volta do Sol, uma vez por ano e realiza em torno do seu eixo 365 ¼ rotações por ano. Não é possível, com um simulador deste tipo, fazer rodar a Terra 365 ¼ vezes durante a sua rotação à volta do Sol. Vai, por isso, ver-se a terra rodar menos vezes do que na realidade sucede. É importante ter isto em conta para evitar ideias erradas quanto ao movimento de rotação da Terra à volta do Sol. Na já referida figura 1, estão indicados os períodos de rotação da Lua (à volta da Terra) e da Terra (à volta do Sol). Pág. 1 de 5

2 INVESTIGAÇÃO BÁSICA COM O SIMULADOR A utilização racional do Simulador permite explicar: 1. Como é que a rotação da Terra dá origem ao dia e à noite. 2. Como é que a giração da Terra à volta do Sol e a inclinação do seu eixo dão origem às estações. 3. Por que motivo, o nascer do Sol é a Este e o pôr do Sol a Oeste. 4. Como é que a rotação da Terra à volta do Sol e a inclinação do seu eixo fazem alterar a duração do dia e da noite. 5. Por que razão a duração do crepúsculo varia com as diferentes estações e latitudes. 6. Por que razão há um Sol da meia noite. 7. Por que razão há fases da Lua. 8. Por que razão só podemos observar uma face da Lua. 9. Por que razão há eclipses do Sol e da Lua. 10. Por que motivo há marés. No simulador, o Sol é representado por uma esfera amarela (diâmetro 15cm); a Terra, por um globo de 10cm e a Lua por uma esfera da mesma dimensão (2,5cm), sendo os movimentos da Terra e da Lua produzidos manualmente. DIA E NOITE Uma das mais importantes demonstrações com o Simulador é a sucessão do dia e da noite. Os raios do Sol iluminam sempre e apenas a metade da Terra voltada para o Sol. É o lado de dia. A outra metade é o lado de noite. Para mostrar quando é dia e quando é noite, rode a Terra de forma a realizar uma rotação completa (no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio). Como a Terra gira de Oeste para Leste, poderá observar que quando o local em que se encontra entra na noite, o Sol fica a Oeste desse local. Isto explica por que razão o pôr do Sol se dá a Oeste. Como a Terra continua a rodar, verá que quando o local em que se encontra entra no dia, o nascer do Sol ocorre do lado Leste. Bem entendido que o Sol não se move. É a rotação da Terra que provoca o aparente movimento do Sol, de Leste para Oeste. Duração do dia O Simulador mostra, claramente, a razão por que a duração do dia e da noite varia pelo facto de a Terra se mover em torno do Sol. Os dias são mais longos no Verão e mais curtos no Inverno, mas no Equador, dia e noite são sempre iguais, com duração de 12 horas. O Simulador mostrará, o número de horas com dia e com noite em qualquer local e em qualquer altura. Por exemplo: para mostrar a duração do dia em Nova York em 21 de Junho, apontar para Junho 21 e fazer rodar a Terra de forma que em Nova York seja dia. Contar os meridianos que estão com luz do dia ao longo do paralelo de Nova York, como mostra a figura 3. O afastamento entre meridianos neste globo é de 15º, ou seja o quanto a Terra roda em 1 hora. Verá que há aproximadamente 15 horas de dia e 9 horas de noite no dia 21 de Junho, em Nova York. Apontar agora para a posição 10 de Fevereiro e contar as horas de dia para Nova York. Verá que há aproximadamente 10 horas de dia e 14 horas de noite. Igual procedimento pode ser seguido para calcular a duração do dia e da noite em qualquer dia e em qualquer local. É também possível encontrar a hora aproximada do nascer do Sol e do pôr do Sol para qualquer local e em qualquer data. Por exemplo, para encontrar a hora de pôr do Sol e de nascer do Sol em Nova York em 21 de Junho, seguir os passos acima indicados. Ver-se-á que a duração do dia será de 15 horas e uma vez que metade do dia é antes do meio dia e a outra metade após o meio dia, facilmente se determina que o Sol se põe às 7 ½ horas depois do meio dia e que nasce 7 ½ horas antes do meio dia, ou seja pelas 4h.30m. da manhã. Pág. 2 de 5

3 O SOL DA MEIA NOITE Faça girar a Terra para a posição 21 Junho. Observe que na região norte do círculo Árctico nunca há noite. Esta região tem dia durante 24 horas pelo que é conhecida como a terra do Sol à meia noite. Observe que a área próxima do Pólo Sul, nunca está com dia em 21 de Junho. Faça voltar a Terra para o Sol em 22 de Dezembro e encontrará que as regiões do Pólo Sul têm dia durante 24 horas, enquanto que as do Pólo Norte, têm noite durante 24 horas. CREPÚSCULO E AURORA Quando o seu local de observação passa do dia para a noite, há um período de crepúsculo entre o momento em que o Sol se encontra em horizonte e o de total escuridão. Fica escuro quando o centro do Sol desce 18º para baixo do horizonte. Vejamos a figura 4. Ela mostra a zona de crepúsculo em 21 de Março e em 23 de Setembro. Pode ver-se que o período de crepúsculo varia com a latitude do lugar de observação. Às latitudes de 75º Norte e 75º Sul, há 12 horas de crepúsculo; a 45º Norte e 45º Sul, há noventa minutos de crepúsculo e no equador este tem a duração de 70 minutos. Coloque o Simulador em diferentes datas e por forma a visualizar uma zona de 18º com crepúsculo. Observará que o período de crepúsculo varia não só com a latitude mas também com as estações do ano. Ver-se-á que a duração do crepúsculo é maior nas latitudes altas e durante os meses de Verão. AS ESTAÇÕES Quando a Terra roda em torno do seu eixo, ela está, ao mesmo tempo, a girar à volta do Sol. O eixo da Terra está inclinado sempre de um ângulo de 23 ½ º em relação ao plano de giração (orbita) à volta do Sol. Ele aponta sempre para a mesma direcção no espaço, marcado pela Estrela Polar. Tal facto dá origem às estações do ano. Para demonstrar que há diferentes estações, movimentar o braço que transporta a Terra de modo que o ponteiro indique 21 de Junho no disco das datas. O hemisfério norte está, então, inclinado para o Sol daí resultando que os raios de Sol se concentram nesse hemisfério. É, então, verão no hemisfério Norte e inverno no hemisfério Sul. Fazer seguidamente girar a Terra à volta do Sol (no sentido contrário aos ponteiros do relógio) até atingir o 23 de Setembro no disco das datas. O Sol do meio dia estará então directamente sobre o equador, sendo outono no hemisfério Norte e primavera no hemisfério Sul. Continue a fazer girar a Terra até 23 de Dezembro. O Pólo Norte está mais afastado do Sul e os raios solares estão concentrados no hemisfério Sul. É, então inverno no hemisfério Norte e verão no hemisfério Sul. Faça seguidamente girar a Terra até 21 de Março. O Sol de novo incide directamente sobre o equador, sendo outono no hemisfério Norte e primavera no hemisfério Sul. Complete finalmente a giração da Terra até 21 de Junho. Decorreu entretanto um ano. Pág. 3 de 5

4 A LUA A uma distância na ordem dos km, a Lua é o nosso mais próximo vizinho. Não tem atmosfera e a temperatura diurna atinge cerca de 100 º C, caindo para cerca de 156ºC durante a noite. As crateras existentes na Lua cobrem cerca de metade da sua superfície visível. Apresentam-se a olho nu como manchas escuras. As montanhas lunares atingem alturas na ordem dos 6.000km. Os movimentos da Lua estão representados na figura ao lado. Vemos apenas um lado da Lua. Isto porque a Lua faz somente uma rotação completa enquanto gira à volta da Terra. Quanto às fases da Lua observar a figura 8. A metade da Lua frente ao Sol está iluminada excepto em situação de eclipse. Quando vista da Terra, a parte iluminada da Lua apresenta formas diferentes à medida que a Lua gira em torno da Terra (lua nova, quarto crescente, lua cheia, quarto minguante e, de novo, lua nova). Ver figura 8. ECLIPSES Ao utilizar o Simulador poderá parecer que a sombra da Lua poderá atingir a Terra todas as vezes que é lua nova e que a sombra da Terra poderá atingir a Lua sempre que é lua cheia. No entanto, tal raramente ocorre porque a Terra e a Lua não giram no mesmo plano. A orbita da Lua (no seu movimento à volta da Terra), está inclinada cerca da 5º relativamente à orbita que a Terra descreve no seu movimento à volta do Sol. A órbita da Lua varia de posição em relação à Terra à medida que Terra e Lua giram à volta do Sol. Lua nova ou lua cheia movem-se então dentro ou próximo do plano da órbita da terra aproximadamente cada seis meses. E só nestas alturas que a sombra da Lua pode cair na Terra ou a sombra da Terra pode cair na Lua para produzir um eclipse. Um eclipse pode ser lunar, quando a Terra se encontra entre o Sol e a Lua, ou solar, quando a Lua passa entre o Sol e a Terra. O exame da figura 9 permite verificar como o sistema Terra Lua gira à volta do Sol e como há duas ocasiões em que Sol, Terra e Lua estão alinhados. Esta situação ocorre de seis em seis meses. Há, pelo menos, dois eclipses do Sol por ano podendo ocorrer até sete. Eclipses da Lua variam de nenhum a três por ano. MARÉS A superfície do Oceano, seja em que ponto for, sobe e desce duas vezes por dia devido à força gravitacional da Lua e do Sol sobre a Terra. A subida e descida do Oceano produz as marés. Há duas preia-mares e duas baixa-mares por dia, com a água a subir durante cerca de 6 horas e a descer também durante cerca de 6 horas. A atracção gravitacional da Lua é cerca de duas vezes a do Sol, devido à muito maior distância a que este se encontra. Quando Sol, Lua estão alinhados é máxima a força de atracção sobre o oceano. Produzem-se as marés vivas que ocorrem duas vezes por mês, por altura da lua nova e da lua cheia. Na altura do quarto crescente e do quarto minguante, com a Lua em quadratura ocorrem as marés mortas. Pág. 4 de 5

5 MEDIÇÃO DA DIMENSÃO DA TERRA Determinar a dimensão da Terra por medida directa é quase impossível. Uma medição indirecta pode, no entanto ser feita. Um astrónomo grego, ERASTOTENES, calculou o diâmetro da Terra no ano 250A.C. utilizando princípios geométricos simples. Ele sabia que na cidade de ASWAN (A) o Sol estava a prumo no Solestício do Verão (nenhuma sombra). No mesmo dia e na mesma altura, noutra cidade, ALEXANDRIA (B) o Sol produzia uma sombra, que indicava que ali ele não estava perfeitamente a prumo. A sombra mostrou que o Sol estava 7 1/5º desviado da posição vertical. Partindo do princípio de que os raios de luz sobre a Terra provindos de uma fonte tão distante são aproximadamente paralelos, e conhecendo a distância entre as duas cidades, que era de 490 milhas, ERASTOTENES, foi capaz de calcular a dimensão da Terra pela forma a seguir exposta: 7 1/5º é, aproximadamente, 1/50 dos 360 correspondentes à circunferência à volta da Terra. Tal circunferência deve portanto ser 50 x 490 milhas (esta a distância entre ASWAN e ALEXANDRIA) ou sejam milhas. Uma vez que o diâmetro da esfera é, aproximadamente, um terço da respectiva circunferência, concluiu ele que o diâmetro da Terra seria de cerca de milhas, ou sejam, aproximadamente km. Para mais informações ou assistência, contacte-nos através de: J. ROMA, Lda. Praça da Figueira, nº 12 1º Lisboa Telf: Fax: geral@jroma.pt Pág. 5 de 5