O PROFESSOR PDE E OS DESAFIOSDA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSE

2008

Produção Didático-Pedagógica

Versão Online ISBN 978-85-8015-040-7Cadernos PDE

VOLU

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SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO – SEED

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL – PDE

PROFESSOR PDE: DIRCEU FERREIRA

PRODUÇÃO DIDÁTICO-PEDAGÓGICA

ASPECTOS HISTÓRICOS E TECNOLÓGICOS DA ASTRONOMIA: IMPLICAÇÕES

PARA O ENSINO.

CASCAVEL

2008

SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO – SEED

PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO EDUCACIONAL – PDE

PROFESSOR PDE: DIRCEU FERREIRA

PRODUÇÃO DIDÁTICO-PEDAGÓGICA

ASPECTOS HISTÓRICOS E TECNOLÓGICOS DA ASTRONOMIA: IMPLICAÇÕES

PARA O ENSINO.

Caderno Temático produzido como requisito do programa PDE - Programa de Desenvolvimento Educacional do Paraná.Orientação: Ms Fernanda Aparecida Meglhioratti.

CASCAVEL

20081

http://www.evanog.com/press/wp-content/uploads/2008/01/hubble_ultra_deep_field.jpg

Homenagem aGalileu Galilei(1564 – 1642),

representando todos os envolvidosnas pesquisas astronômicas.

Imagen de campo ultraprofundo do telescópio Hubble, criada pelaNASA e pela ESA, 2003 - 2004.

Fonte: http://www.evanog.com/press/wp-content/uploads/2008/01/hubble_ultra_deep_field.jpg

2

AGRADECIMENTOS

Agradecimento especial a todos que contribuíram para a produção deste projeto:

A SEED Secretaria de Estado da Educação do Paraná, que com seu programa PDE, torna possível aos professores do estado uma formação continuada;

A UNIOESTE – Universidade Oeste do Paraná;

Agradecimento especial para a Ms Fernanda Aparecida Meglhioratti, as reflexões, o apoio científico, a indicação de literaturas foram fundamentais para o

desenvolvimento do objeto de pesquisa;

Aos amigos professores Edviges Pietroski, Guilherme de Moraes Nejm, que além do incentivo, colaboraram com material de apoio às pesquisas;

Agradeço a minha filha Aline Guarienti Dal'Maso Ferreira, pelas contantes ajudas técnicas no computador;

A minha querida esposa Elena Guarienti Dal'Maso, pela compreensão e apoio incondicional aos projetos que participo como professor, obrigado, Deus a abençoe

sempre.

3

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO............................................................................................... 5

2. PONTOS RELEVANTES PARA O ENSINO DE ASTRONOMIA.................. 7

2.1 ÓPTICA E TECNOLOGIA.................................................................... 7

2.2 OBTENÇÃO DOS PONTOS CARDEAIS ATRAVÉS DA

OBSERVAÇÃO VISUAL..................................................................... 11

2.3 ESFERICIDADE TERRESTRE.......................................................... 16

2.4 A TRANSLAÇÃO “ELÍPTICA” DA TERRA AO REDOR DO SOL..... 19

2.5 AS ESTAÇÕES DO ANO................................................................. 20

2.6 O LADO “ESCURO DA LUA”........................................................... 23

2.7 OS PLANETAS E OS ANÉIS........................................................... 24

2.8 DIFICULDADES E DISTORÇÕES NO ENSINO DE ASTRONOMIA...27

3. CONCLUSÃO.............................................................................................. 30

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................... 32

4

1. INTRODUÇÃO

A contemplação e observação astronômica levaram o homem a

refletir sobre a sua existência, a origem do universo, e as possíveis leis que regem

tudo que o cerca. A vida na Terra é dependente de um astro que está de certa forma

distante, e isso instiga o ser humano a estar constantemente pesquisando e revendo

suas teorias. Estudos arqueológicos evidenciam que o homem faz observações

astronômicas através dos tempos. As ciências astronômicas como todas as ciências,

foram construídas pelo ser humano e transmitidas de uma geração para outra, e hoje

percebemos que a tecnologia oferece condições para que percebamos e consigamos

detectar muito além da nossa percepção. Como define MOURÃO (1997, p. 22), “a

Astronomia é na sua essência, a ciência da observação dos astros. Seu objetivo é

situá-los, no espaço e no tempo, explicar os seus movimentos e as suas origens,

descobrir a sua natureza e as suas características”.

Devido a esses fatores, o estudo da Astronomia torna-se imprescindível nos centros

educacionais, e deve permear todos os momentos na formação do homem atual. Na

educação infantil as noções de astronomia fazem parte da grade curricular, mas é no

ensino fundamental que os professores tentam dar maior ênfase. A SEED –

Secretaria de Estado da Educação do Paraná está reconstruindo as Diretrizes

Curriculares Estaduais e propõe na disciplina de ciências que a Astronomia seja um

conteúdo estruturante1, e deva ser trabalhado de forma interdisciplinar. As

diretrizes também salientam a importância da história e filosofia da ciência para o

ensino de Ciências na Rede pública do Estado do Paraná. Dessa forma, a partir da

possibilidade dos professores da rede estadual de educação do Paraná, através do

1 Conteúdo estruturante: Conforme as Diretrizes Curriculares de Ciências, SEED PR, é entendido como conhecimentos de grande amplitude que identificam e organizam as disciplinas escolares além de fundamentarem as abordagens pedagógicas dos conteúdos específicos.

5

programa PDE – Programa de Desenvolvimento Educacional do Paraná, escolherem

uma pesquisa, foi escolhido o Tema Astronomia para ser trabalhado na presente

unidade temática. Uma das atividades do professor PDE, é a produção de um

material didático que será socializado para os professores da escola onde

trabalhamos como professor, e para professores que participarem do GTR – Grupo

de Trabalho em Rede, que será realizado através do Portal Educacional do Estado

do Paraná Dia-a-Dia Educação. Vários materiais didáticos podem ser produzidos e

escolhemos o Caderno Temático, pois possibilita o aprofundamento

teórico/metodológico do assunto escolhido.

A formação acadêmica dos professores, as distorções presentes em

livros didáticos e a falta de cursos ou especializações sobre o tema são obstáculos

encontrados no contexto de ensino e aprendizagem dos conteúdos de Astronomia.

Entretanto, apesar da dificuldade, a importância da compreensão dos

fenômenos do universo, principalmente do nosso sistema solar, justifica a tentativa

de melhorar e socializar os estudos sobre: o universo, as tecnologias que

possibilitaram avanços nas teorias atuais e a história das ciências relativas a

astronomia.

Se tentarmos observar o universo com olhares de cientista veremos

como é difícil fazer afirmações sobre um assunto que aparentemente parece fácil:

Como ocorre realmente o movimento da Terra ao redor do Sol?

Ela descreve uma órbita circular?

Ela descreve uma elipse bem definida na sua trajetória?

A Terra realiza um movimento helicoidal no espaço?

As dificuldades são perceptíveis, e não poderíamos abordar em

profundidade todos os temas referentes à Astronomia, assim escolhemos alguns

6

pontos relevantes sobre Astronomia que são essenciais para trabalharmos em sala

de aula. Os assuntos escolhidos foram os seguintes:

• Elaboração de um breve relato sobre a óptica e as descobertas astronômicas;

• Discussão sobre como trabalhar os pontos cardeais para o hemisfério sul;

• Utilização de desenhos em escala para mostrar o formato do planeta Terra e da

órbita de translação da Terra;

• Reflexão sobre as estações do ano;

• O lado “Ecuro da Lua”;

• Sugestões para trabalhar as proporções dos planetas;

• Evidenciar como algumas distorções relativas ao conteúdo de astronomia estão

presentes no contexto escolar.

A participação dos professores da escola onde será implementado o

projeto e as atividades no GTR, poderão contribuir de forma significativa para

melhorar as conceituações teóricas/metodológicas sugeridas neste Caderno

Temático.

2. PONTOS RELEVANTES PARA O ENSINO DE ASTRONOMIA

2.1 ÓPTICA E TECNOLGIA

Os defensores do Geocentrismo estremeceram ao perceber que

lentes e espelhos, estavam alterando a visão que o homem tinha do Universo.

Cálculos matemáticos realizados por Nicolau Copérnico colocaram em cheque o

Geocentrismo, mas foi Galileu que utilizando um telescópio refrator rudimentar e com

os conhecimentos que foram acumulados através da história, fez observações

astronômicas importantes para contestar o modelo Geocêntrico e dar consistência na

teoria de Copérnico. Galileu, foi um pesquisador notável, possuía conhecimentos de

7

matemática, mecânica, hidrostática e movimento dos corpos. Em 1609, numa viagem

a Veneza, Galileu ficou sabendo que um holandês construíra um aparelho que fazia

os objetos parecerem maiores e mais próximos, o telescópio. De volta a Pádua,

adquiriu um desses instrumentos com o qual passou a observar o céu. Galileu não

foi o inventor do telescópio, atribui-se a um holandês Hans Lippershey (1570 –

1619), o mérito de construir uma luneta, conforme RONAM (2001, p. 80), Lippershey

entrou com um pedido de patente em princípio de outubro de 1608, mas outros

reivindicaram a invenção do telescópio, ficando em aberto o verdadeiro inventor. As

lentes de vidro são conhecidas desde (2000a.C.). Com o advento do telescópio, os

fenômenos ópticos passaram a ser objetos de estudo por astrônomos, físicos e

matemáticos. Galileu apontou sua luneta para o céu, e passou a fazer observações

importantes que mudaram a visão que o homem tinha do universo. Realizou diversas

observações como as manchas solares, o movimento orbital das luas de Júpiter,os

detalhes das fases da Lua, atividades que auxiliaram suas convicções sobre o

movimento da Terra e o sistema heliocêntrico proposto por COPÉRNICO, (1990, p.

104), “Todos os orbes giram em torno do Sol, com se ele estivesse no meio de todos;

portanto, o centro do mundo está perto do Sol”. Antigas teorias já conjecturavam o

movimento da Terra em torno de seu eixo e em torno do Sol. Em COPÉRNICO

(1990), cita Filolao (século V a.C.) que já propunha o movimento da Terra e no

(século III a.C.) Aristarco de Samos propôs uma teoria heliocêntrica. Com essas

evidências Galileu passou a apoiar a teoria heliocêntrica de Copérnico. Em 1610

publicou um livro intitulado Sidereus Nuncius (Mensageiro das Estrelas), com

algumas observações feitas com sua luneta.

8

Fig. 2 Lunetas utilizadas por Galileu. Fig. 3 Desenhos da Lua feitos por Galileu.Fonte:www2.uol.com.br/sciam/artigos/ Fonte:www.portaldoastronomo.org.images img/telescopio350dentro.

Em 1623 editou novo livro il Saggiatore (O experimentador), no qual

propunha princípios que devem regular o raciocínio científico e o processo

experimental, uma notável contribuição para a ciência. Em 1632 com receio, publicou

o livro Dialogo Sopra i due Massimi Sistemi del Mondo Tolemaico e

Copernicano(Diálogo sobre os dois máximos Sistemas do Mundo Ptolomaico &

Copernicano), no qual hipoteticamente havia um diálogo entre três personagens:

“Filipo Salviati, gentil-homem florentino que representa as idéias do próprio Galileu,

Simplício, que representa as idéias aristotélicas-ptolomaicas, e Giovanni Sagredo,

um mediador culto e inteligente”, ROCHA (2002, p. 85). Assim Galileu, de forma

inusitada, conseguiu publicar suas idéias contrapondo as afirmações Aristotélicas de

que o Universo é incorruptível. A incorruptibilidade proposta por Aristóteles foi

contestada por Galileu ao verificar as manchas solares, como menciona GALILEU

(1990, p. 19), “As manchas solares, Galileu o proclama, são uma prova

observacional irrecusável de que os corpos celestes – no caso o Sol – sofrem

alterações. Por isso, o princípio aristotélico da incorruptibilidade, imutabilidade e

inalterabilidade do mundo celeste está irremediavelmente refutado”. O livro de

Galileu foi considerado herético, pois concordava com o Heliocentrismo, rompia com

9

as idéias Aristotélicas e teorias geoestáticas. Foi considerado herético porque na

época e local dos seus trabalhos e publicações, quem detinha o poder político era a

Igreja, e esta seguia com rigor as normas internas, que em parte estava baseada

numa releitura das idéias de Aristóteles. Galileu foi julgado pela igreja e condenado,

tendo que fazer abjurações e penitências para não ser torturado, também cumprindo

prisão domiciliar. O livro Diálogo foi publicado em 1632, mas teve pouco tempo de

circulação. Cinco meses após a publicação como referencia GALILEI (1990, p. 60),

“em agosto, o livro é proibido e Galileu é advertido para não defender as posições

nele expressas”, mas a teoria Heliocêntrica ganhou força.

O ser humano através dos tempos, formulou hipóteses e teorias sobre o

Universo e nosso Sistema Solar. Como tudo está em movimento, foi muito difícil

entender e propor explicações coerentes para o que víamos. A visão Aristotélica, da

incorruptibilidade, imutabilidade e inalterabilidade celeste foi aceita, assim Ptolomeu

construiu modelos explicativos colocando a Terra como o centro do universo, o

sistema geocêntrico, que foi aceito durante muito tempo. O modelo de Ptolomeu era

consistente se considerarmos a época em que foi proposto, mas a ciência não é

estática e assim não existem verdades absolutas, sempre estaremos verificando se

uma teoria tem consistência suficiente para continuar sendo aceita.

Galileu foi importante para a ciência, como todos os envolvidos em

pesquisa científicas. Mas as proposições de Galileu no seu livro Dialogo, não

conseguiram apresentar uma teoria física completa e satisfatória, coerente com o

copernicanismo como relata MARTINS (1997). Martins nos faz refletir quando

escreve “É preciso abandonar a antiga concepção de Galileo como “o grande gênio”

que resolve de uma vez todos os problemas e lança a física de Aristóteles ao lixo. A

história da ciência não dá saltos tão grandes assim”.

10

A tecnologia fez a diferença e foi decisiva para mudar a visão sobre o

universo. Inicialmente foram utilizadas pequenas lunetas refratoras2, e hoje

contamos com imensos telescópios , utilizando espelhos com mais de 10 metros de

diâmetro como o GTC Gran Telescópio Canárias na Espanha, construído com

verbas da Espanha do México e EUA. O mais sensacional telescópio em atividade é

o Hubble, lançado em 1990 pela NASA que está em órbita terrestre captando

imagens e enviando para a Terra, para serem analisadas.

Fig. 4 - Telescópio orbital Hubble da NASA. Fonte: http://www.nasa.gov/

Além da captura de imagens visíveis ao olho humano, foram

construídos outros tipos de telescópios para capturar sinais não perceptíveis a nossa

visão:

• Telescópios parabólicos que percebem ondas de rádio para serem observados

atmosferas de planetas, núcleos de galáxias e supernovas. Um exemplo é o

Telescópio Godstone na Califórnia EUA.

• Telescópios parabólicos que percebem ondas de rádio para serem observados

atmosferas de planetas, núcleos de galáxias e supernovas. Um exemplo é o

Telescópio de Godstone na Califórnia EUA.

• Telescópios que captam a luz de microondas, semelhantes aos fornos

domésticos, que buscam pistas sobre a grande explosão que possivelmente deu

2 Luneta refratora: A luneta refratora de Galileu possuía uma lente convergente(convexa) e a ocular uma lente divergente(côncava).

11

origem ao universo. Um exemplo é o satélite espacial WMAP da Nasa que lançou

em 2001.

• Telescópio orbital que faz análise por meio da luz infravermelha, para interpretar

local distante envolto por densas nuvens de poeira e gases. Um exemplo é o

telescópio Spitzer lançado pela NASA.

• Observatório orbital que identifica raios X, para estudar buracos negros e estrelas

de nêutrons. O principal estudo é o centro da nossa galáxia e estrelas mortas. Um

exemplo é o telescópio orbital Chandra, lançado pela NASA em 1999.

• Telescópio orbital que percebe luz ultravioleta, a mesma emitida pelo Sol, serve

para estudar eventos cósmicos que produzem muita energia. Um exemplo é o

telescópio orbital Fuse, lançado pela NASA.

• Observatório espacial que analisa emissões de raios gama, uma radiação que

contém muita energia. A função é a de observar fusões de buracos negros com

estrelas de nêutrons, chamas solares e pulsares. Um exemplo é o telescópio

orbital Swift.

Hoje, os princípios de óptica são utilizados em larga escala pelos

seres humanos, como lanternas, faróis, lentes oftálmicas, leds, televisão, leitor de CD

e DVD, cinema, retroprojetores, sinalizadores, canetas laser, fibras ópticas,

celulares, computadores, sensores ópticos, binóculos, lunetas, telescópios,

telescópios orbitais, raios laser entre outros. Com toda essa tecnologia presente nos

dias atuais, o professor deve dentro do possível, participar ativamente das formações

continuadas oferecidas pelos órgãos responsáveis pela educação.

2.2 OBTENÇÃO DOS PONTOS CARDEAIS ATRAVÉS DA OBSERVAÇÃO

VISUAL.

12

A maneira de ensinar os pontos cardeais na Europa e nos Estados

Unidos, não pode ser a mesma daquela ensinada no Brasil. As referências celestes

são diferentes para o hemisfério norte e para o hemisfério sul. No entanto, muitas

vezes, aprendemos a localizar os pontos cardeais da seguinte forma:

1º- Localizar o local do surgimento do Sol;

2º- Apontar com o braço direito para este local, aí será o Leste;

3º- O braço esquerdo apontará para o Oeste;

4º- O rosto apontará para o Norte e

5º- As costas indicarão o Sul.

Está errado?, para aplicar no Brasil sim, além de considerar que o

Sol surge sempre no Leste, o que não é correto. O Sol surge no lado Leste, mas não

perfeitamente no Leste. O processo indicado acima serve para o Hemisfério Norte e

que, portanto, se NORTEia à noite, como sugere CAMPOS (2007). A estrela Polar

indica aproximadamente o Norte Geográfico, mas não é visível no hemisfério sul.

No hemisfério Sul, a referência celeste é a constelação do Cruzeiro

do Sul, e se utilizamos o método acima não conseguiremos ver a constelação

referida.

Como fazer no Brasil:

- Deixar bem claro para os alunos que os pontos obtidos, apresentam um

afastamento considerável dos pontos cardeais verdadeiros;

- Que os pontos cardeais obtidos com a bússola, também apresentam desvios, a

orientação magnética não coincide com o Norte Verdadeiro Geográfico, portanto

os pontos precisam ser corrigidos quando se quer uma aproximação mais exata;

- Que o GPS, fornece uma localização instantânea do local observado, e os dados

são obtidos por um conjunto de satélites que orbitam a Terra;

13

- O processo descrito abaixo servirá para que as crianças e adolescentes

comecem a fazer observações elementares sobre o movimento da Terra, neste

caso SULeando-se, como sugere CAMPOS (2007) no site indicado nas

referências bibliográficas.

1º. Observar o local de surgimento do Sol;

2º. Apontar com o braço esquerdo para este local, o provisório Leste;

3º. O braço direito apontará para o provisório Oeste;

4º. A face(rosto) ficará apontando para um quase Sul;

5º. As costas indicarão o Norte;

6º. Conferir numa noite sem nuvens encontrando o Cruzeiro do Sul.

Para Completarmos esta atividade deveremos construir um

Gnomom, que não é difícil de ser obtido. Segue abaixo com ilustrações o processo

para a construção de um Gnomom3, como sugere Silvestre, no site

www.silvestre.eng.br/astronomia:

PASSOS PARA A CONSTRUÇÃO DE UM GNOMOM.

1. Escolha uma área externa da qual se tenha a máxima visibilidade do céu. Para

isso, observe os locais mais promissores e verifique como a iluminação solar se

comporta. Selecione o melhor local entre eles e cuide para que fique bem nivelado,

ou seja, plano horizontal.

Fig. 5

3 Gnomom:elemento que projeta a sombra do sol.

14

2. Fixe, sobre o solo, uma haste com um comprimento mínimo de 2 metros. Use um

fio de prumo e certifique-se de que ela fique na posição vertical. A base da haste

será o centro da rosa-dos-ventos.

Fig. 6

3. Em uma data mais próxima do início do inverno, pela manhã, em qualquer horário

adequado, observe a sombra da haste e registre sua posição e tamanho, traçando-a

sobre o solo ou utilizando um marcador que indique a extremidade.

Fig. 7

4. Desenhe uma circunferência sobre o solo, com centro na base da haste e raio

igual ao comprimento da sombra da manhã.

Fig. 8

15

5. No mesmo dia, na parte da tarde, determine o instante em que a extremidade da

sombra da haste tocar na circunferência e se tornar novamente seu raio. Isso fará

com que a sombra da tarde tenha o mesmo comprimento da sombra da manhã.

Registre também essa sombra sobre o solo.

Fig. 9

6. Trace a bissetriz do ângulo formado pelas sombras da manhã e da tarde. Ela será

o meridiano local e seu prolongamento passará pelos pólos geográficos da Terra.

Considerando o lado em que o Sol nasce ou se põe, determine qual extremidade da

bissetriz indica o sentido do Pólo Norte.

Fig. 10

7. Retire os marcadores das sombras. Trace uma linha perpendicular ao meridiano,

passando pela base da haste, para indicar a direção do Leste e do Oeste. Faça

outras divisões no desenho para indicar as direções dos Pontos Colaterais.

Fig. 9

16

Fig. 11

8. Use sua criatividade para completar o desenho da rosa-dos-ventos. Fixe-a sobre o

solo. Se achar conveniente, faça uma graduação em graus, de 0 a 360, pelo menos

de 15 em 15 graus, começando no Norte e crescendo no sentido do Leste.

Fig. 12

9. Retire a haste e todas as linhas auxiliares. Desenhe as siglas das direções que

sua rosa-dos-ventos indica.

Fig. 13

Fonte das figuras 5 a 13: www.silvestre.eng.br/astronomia

17

2.3 ESFERICIDADE TERRESTRE

Muitos cálculos foram realizados por pesquisadores para a

determinação das dimensões da Terra. A concepção de Terra esférica aconteceu no

(séc.VI a.C), com Pitágoras e na obra de Aristóteles (384-322 a.C.) já se encontra

uma exposição das idéias contra e a favor da forma esférica, conforme relata

MOURÃO (1997, p. 78). Os cálculos começaram com Eratóstenes (276-194 a.C.),

seguido por Posidônio (135-50 a.C.), Aristarco, Snellius, e mais recentemente Tycho

Brahe em 1578. Newton e Huyghenes demonstraram teoricamente que a Terra

deveria ser achatada nos pólos. Com as medições do abade geodesista francês

Jean Picard (1620-1682), ficou deduzido que a Terra é achatada nos pólos.

MOURÃO (1997, p. 79) salienta que foi a utilização do telescópio,

dos logaritmos e o método das triangulações que acelerou a geodésia4, a partir do

seculo XVII. Esse desenvolvimento facilitou as discussões sobre a forma do planeta.

O geodesista Hohn Fillmore Hayford (1868-1925), utiliza um método próprio,

denominado das áreas, e chega a valores aproximados das dimensões adotadas

pela União Astronômica Internacional (U.A. I.), e pela União de Geodésia e Geofísica

Internacional (U.G.G.I.). Os valores adotados atualmente são:

Diâmetro Equatorial = 12.756,274 km

Diâmetro Polar = 12.713,500 km

As figuras que estão na página seguinte, foram construídas em

escala, não precisas, mas com certa fidedignidade, e podemos perceber que a Terra,

representada pela Figura 15, não apresenta diferença visual em relação a figura 14.

A figura 16 foi construída propositadamente com uma diferença bem maior entre os

4 Geodésia: Um ramo das Geociências e uma Engenharia que trata do levantamento e da representação da forma e superfície da Terra.

18

diâmetros polares e equatoriais, para percebermos um “achatamento” polar.

Fig. 14 – Com diâmetros iguais

Fig. 15 – Com diâmetros equivalentes aos da Terra

A

B

A

B

A: diâmetro polar=12.756,274 Km

B: diâmetro equat. =12.756,274 Km

A: diâmetro polar=12.713,500 Km

B: diâmetro equat.=12.756,274 Km

19

Fig. 16 – Com diâmetros apresentando uma diferença maior, percebe-se um “achatamento” nos pólos.

Os modelos de globos terrestres que existem são esféricos e não

comprometem a apropriação dos conhecimentos. Ao utilizarmos os globos terrestres

deveremos deixar a turma bem curiosa, realizando variações de posições, e fazendo

perguntas que instiguem os alunos a pensarem na posição espacial da Terra, em

relação ao sistema solar e a nossa Galáxia.

2.4 A TRANSLAÇÃO “ELÍPTICA” DA TERRA AO REDOR DO SOL

A órbita da Terra ao redor do Sol, não descreve uma elipse conforme

indicam alguns livros didáticos. As figuras apresentadas dessa maneira, tendem a

formar concepções erradas sobre as estações do ano.

A

B

A: diâmetro polar=11.772,693 Km

B: diâmetro equat.=12.756,274 Km

20

Fig. 17 - Representando a órbita com alta excentricidade elíptica da Terra Fonte: www.silvestre.eng.br/astronomia.

A figura 17, presente em muitos livros didáticos, não está construída

em escala e coloca o Sol num foco fora da posição real se construíssemos uma

elipse em escala com as medidas do Afélio e Periélio, assim poderia ser explicado

que o Verão aconteceria quando a Terra passasse pelo Periélio e Inverno quando a

Terra orbitasse pelo Afélio. Uma passagem interessante é o conto de CANIATO

(1987, p.32) sobre o Joãozinho da maré quando questiona a professora ao ensinar

as estações do anoconforme explicações citadas acima:

a- Mas se a Terra é uma bola e está girando todo dia perto do Sol, não deve ser

verão em toda a Terra?

b- É Joãozinho, é isso mesmo.

c- Então, é mesmo verão em todo lugar e inverno em todo lugar, ao mesmo tempo

Fessora?

d- Acho que é, Joãozinho, mas vamos mudar de assunto....

A insegurança da professora no conto de CANIATO (1987),

demonstra que não recebeu formação adequada e que os livros didáticos não a

21

ajudaram nos questionamentos do Joãozinho. Vale a pena ler o conto inteiro, é uma

lição para nós professores, que às vezes nos acomodamos com os conhecimentos

adquiridos equivocadamente e utilizamos a intuição para explicar os fenômenos da

natureza.

A variação da temperatura da Terra quando passa pelo Afélio e pelo

Periélio, foi calculada conforme DIAS e PIASSI (2007). A diferença de temperatura

entre o Afélio e Periélio encontrada nos cálculos foi de 4ºC a 6ºC, e o valor

encontrado foi de 5,8ºC. Os cálculos foram cuidadosamente realizados com o rigor

científico exigido, observando a radiação Solar, o albedo5 da superfície terrestre e o

efeito estufa. Não foi levado em conta o grau Geotérmico, mas o resultado seria

quase o mesmo. Essa variação de 4ºC a 6ºC, não explica as estações do ano.

A órbita da Terra ao redor do Sol, se desenhado em escala,

apresentará uma forma quase circular. A figura abaixo ilustra melhor esta explicação:

Fig. 17 - Representando órbita normal elíptica da TerraFonte: www.silvestre.eng.br/astronomia.

5 Albedo: Definido como a razão entre a irradiância eletromagnética refletida(de forma direta ou difusa) e a quantidade incidente. É uma medida adimensional.

22

2.5 AS ESTAÇÕES DO ANO

Como fica evidenciado no item anterior, as estações do ano não são

provocadas pela variação na distância orbital da Terra em relação ao Sol, o afélio e

periélio. As variações de temperatura no globo terrestre, que provocam as estações

do ano, é devido a inclinação do eixo rotacional da Terra em relação ao Plano da

Eclíptica do Sistema Solar. Essa inclinação corresponde a aproximadamente 23º 27'

23º 27'

Fig. 17 - Inclinação dos planetas em relação ao plano da eclíptica.

Devido a essa inclinação, e a esfericidade terrestre, a radiação solar

recebida por área quadrada não é a mesma. Para trabalharmos esse conceito de

uma maneira simples, levamos os alunos para uma área externa entre 10 e 11 horas

com tempo aberto, e observamos a temperatura da lataria de um carro, primeiro com

o tato e posteriormente com um termômetro. Tocamos a lataria no teto, onde os raios

solares são mais perpendiculares, e após o lado da lataria, local onde os raios

solares incidem com menos perpendicularidade. É perceptível que no teto a

temperatura é bem superior em relação a lateral do carro. Em seguida é realizada a

medição das temperaturas com um termômetro. A cor do carro irá influenciar nos

23

valores das temperaturas, as cores mais escuras apresentam uma temperatura

maior. A altitude de um ponto referencial também influencia na temperatura.

Devido a essa inclinação de aproximadamente vinte e três graus,

uma certa região da Terra não recebe a mesma quantidade de irradiação solar. Essa

característica interfere no clima do planeta originando as estações. A figura 18 ilustra

esse movimento de translação, com a indicação das estações do ano.

Fig. 18 – Desenho ilustrativo do movimento de translação da Terra.Fonte: www.cdcc.sc.usp.br/cda/producao/sbpc93/index.html

O que não podemos esquecer é que as Estações do ano, são bem

definidas em certas latitudes, quando observamos os pólos ou o equador,

percebemos que ocorre uma variação relativamente grande na amplitude térmica. No

Brasil, em certas regiões, as estações não são bem definidas.

24

Fig. 19. - Desenho ilustrativo da obliquidade terrestre e a incidência dos raios solares Fonte: http://www.cdcc.sc.usp.br/cda/producao/sbpc93/index.html

A obliquidade terrestre em relação ao Sol, além de provocar as

estações do ano, é responsável por diversas situações interessantes, como sugere

PAULA (1997). Dois observadores A e B localizados numa mesma longitude,

conforme ilustração na figura 19, mas em latitudes diferentes, observarão o dia

amanhecer em tempos diferentes. Para o observador A o Sol aparecerá primeiro.

Quando for verão no hemisfério norte o Pólo Norte permanece iluminado e o Pólo Sul

no escuro, mesmo que a Terra complete uma rotação.

2.6 O LADO “ESCURO DA LUA”.

O termo preciso para ser trabalhado deverá ser “O LADO OCULTO

DA LUA”. Como a Lua no seu movimento orbital está sempre com o mesmo lado

voltado para a Terra, imaginou-se que o outro lado da Lua estaria sempre sem

iluminação. Mas quando a Lua encontra-se entre O Sol e a Terra, o Lado Oculto,

recebe iluminação.

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Fig. 20 – Ilustrações das posições da Lua em relação a Terra e ao SolFonte:http://astro.if.ufrgs.br/eclipses/eclipse.htm

Na figura 21, podemos perceber que na posição indicada pela seta

vermelha, o “Lado Oculto da Lua” recebe iluminação do Sol.

Fig. 21 – Desenho ilustrativo indicando as posições da Lua em relação a Terra e ao Sol. Fonte: Fonte:www.br.geocities.com/ielcinis/satelites3Lua.htm

2.7 OS PLANETAS E OS ANÉIS

Normalmente nas figuras representando o Sistema Solar, somente o

planeta Saturno aparece com anéis. No entanto, a sonda Voyager 1 ao passar

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próximo de Júpiter registrou a presença de anéis. Segundo MOURÃO (1997), os

anéis de Saturno foram descobertos por Christian Huygens (1629-1695). Para

Mourão (1997), além de Saturno e Júpiter encontra-se anéis em outros planetas, isto

foi verificado pela sonda Voyager 2 que confirmou a presença de anéis em Urano e

Netuno. Dessa forma, ao realizarmos desenhos representativos em nossas aulas,

deveremos colocar os anéis nos planetas gasosos do Sistema Solar.

Uma dificuldade didática sempre foi a representação proporcional

dos astros do Sistema Solar. Uma maneira interessante para representar a

proporcionalidade é a sugestão de MEES e STEFFANI (2004), do Departamento de

Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul no seu texto Astronomia:

motivação para o ensino de Física na 8ª série do ensino fundamental.

Atividade:

a) Fixar uma bola com diâmetro de 30 cm, representando o Sol num ponto;

b) Medir 10m até a órbita do planeta Mercúrio que será representado por um

grão de coentro;

c) Deste ponto, medir mais 8 metros até a órbita de Vênus, que será

representado por um grão de pimenta;

d) A seguir medir mais 7 m até a órbita da Terra, representada por um grão

de pimenta também;

e) Medir mais 13 m até a órbita de Marte, representada por um grão de

coentro;

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f) Medir mais 92m até a órbita de Júpiter que será representado por uma

casca de Noz. Para que os estudantes percebam o tamanho de Júpiter,

salientar e demonstrar que todos os grãos representativos podem ser

colocados dentro da Casca de Noz.

g) Provavelmente as dimensões do pátio não possibilitem a sequência dos

outros planetas, mas os alunos já têm uma idéia aproximada do que

pretendemos. Para representarmos Saturno deveremos utilizar uma

avelã(sugiro uma bolinha de gude pequena), Urano e Netuno serão

representados por grãos de amendoim e O Planeta anão Plutão, com uma

semente de gergelim. A distância entre Júpiter e Saturno será de 108

metros; a distância entre Saturno e Urano será de 240 metros; a distância

de Urano a Netuno será de 271 metros e a distância de Netuno até

Plutão(planeta anão), será de 234 metros.

Fig. 22 - Imagem para comparação das dimensões dos astros do Sistema Solar

Fonte:http://alemdaimagem.livre-forum.com/ciencia-filosofia-f3/como-o-mundo-e-pequeno-t77.htm

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TABELA: DISTÂNCIAS CARACTERÍSTICAS DENTRO SISTEMA SOLAR

Observação: As medidas estão arredondadas para facilitar os cálculos.

Escala 1mm=6000km km m mm representação

Diâmetro do Sol 1.400.000 230 Bola

Distância do Sol a Mercúrio 58.000.000 10

Diâmetro de Mercúrio 5.000 0,8 Grão coentro

Distância órbita de Mercúrio a Vênus 50.000.000 8

Diâmetro de Vênus 12.000 2 Grão de pimenta

Distância órbita de Vênus a Terra 41.000.000 7

Diâmetro da Terra 13.000 2 Grão de pimenta

Distância órbita da Terra a Marte 78.000.000 13

Diâmetro de Marte 7.000 1 Grão coentro

Distância órbita de Marte a Júpiter 550.000.000 92

Diâmetro de Júpiter 143.000 24 Noz

Distância órbita de Júpiter a Saturno 649.000.000 108

Diâmetro de Saturno 120.000 20 Avelã ou(bola gude)

Distância órbita de Saturno a Urano 1.443.000.000 240

Diâmetro de Urano 51.000 9 Grão amendoim

Distância órbita de Urano a Netuno 1.627.000.000 271

Diâmetro de Netuno 49.000 8 Grão amendoim

Distância órbita de Netuno a Plutão 1.404.000.000 234

Diâmetro de Plutão(planeta anão) 2.300 0,4 Grão gergelim

Distância da Terra a Lua 384.000 64

Diâmetro da Lua 3.500 0,6 Grão gergelim

Fonte: www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvi/cd/resumos/T0105-1.pdf

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2.8 DIFICULDADES E DISTORÇÕES NO ENSINO DE ASTRONOMIA

As dificuldades para o ensino de Astronomia para a Educação Básica

nas escolas estaduais, são perceptíveis. Normalmente quem trabalha esse conteúdo

são os professores de Ciências e Geografia. A grade curricular das Universidades e

Faculdades contemplam de forma tímida a Astronomia.

Algumas pesquisas relevantes sobre o Ensino de Astronomia foram

realizadas, entre elas, podemos citar o trabalho de Langui, que fez uma análise dos

conhecimentos dos professores e dos livros didáticos. Para LANGUI, 2004), “o

docente não preparado para o ensino da Astronomia durante sua formação promove

o seu trabalho educacional com as crianças sobre um suporte instável, onde essa

base pode vir das mais variadas fontes, desde a mídia sensacionalista até livros

didáticos com erros conceituais”.

LEITE (2006), em sua tese de doutorado também realiza um trabalho

sobre os problemas de espacialidade, formação de professores em astronomia e

problemas nos livros didáticos. Ela escreve “ -no que diz respeito à aprendizagem, da

análise dos conhecimentos em Astronomia dos professores e das crianças,

verificamos grandes dificuldades nas representações das dimensões espaciais e

temporais dos elementos astronômicos e, principalmente, nos seus movimentos

relativos”. LIMA (2006) em sua dissertação de mestrado, fez um trabalho sobre as

estações do ano e a visão do professor de ciências, e constatou muita dificuldade no

ensino de astronomia pelos professores entrevistados:

[...] por meio das análises de entrevistas semi-estruturadas, foi possível verificar que as concepções alternativas não eram as únicas responsáveis pela dificuldade em ensinar as Estações do Ano.

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Também forneceu material para a verificação de como são ensinadas as estações do ano. Verificou-se que, em muitos casos, as concepções alternativas apresentadas pelos alunos, citados ao longo do referencial teórico, não são oriundas dos alunos, e sim concepções enraizadas e repassadas por seus professores (LIMA, 2006 p. 104).

CANIATO (1987, p. 19) também constatou problemas com alunos de

licenciatura e bacharelado de Física.

“A maioria dos alunos de licenciatura e bacharelado de Física achava que: é meio-dia quando o Sol passa a pino. A maioria absoluta não se dava conta de que o Sol a pino é coisa rara mesmo ao meio dia. Ninguém sabia que em grande parte do território brasileiro o Sol jamais passa a pino. Em todos os casos, os estudantes haviam “aprendido” o assunto no primeiro grau, a nenhum havia ocorrido olhar a própria sombra e verificar por si mesmo e facilmente que a afirmação é falsa”.

O ensino de Astronomia apresenta muitas dificuldades , entretanto,

algumas atividades desenvolvidas no Brasil podem contribuir para sanar a

deficiência, e uma delas é o OBA – Olimpíada Brasileira de Astronomia, que aos

poucos motiva nossos alunos para a pesquisa. O papel do professor é vital para que

ocorra uma mudança significativa na aprendizagem dos fenômenos da Natureza, e

CANIATO (1987, p. 87 a 92), sugere alguns passos para melhorar o seu

procedimento didático, “ [...] é óbvio que ele(professor) deverá possuir um mínimo de

competência sobre o assunto que vai abordar ou orientar. Esta proposta implica um

outro “espírito”, muito diferente do tradicional em que só, ou quase só, o professor

fala e os alunos ouvem”.

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3. CONCLUSÃO

A compreensão do Universo é extremamente complexa, assim os

estudos Astronômicos possibilitam ao ser humano entender aos poucos a sua

posição espacial e compreender os fenômenos da Natureza. Para entendermos a

vida em nosso planeta e todos os fenômenos aqui presentes, precisamos “olhar”

para além da nossa atmosfera terrestre, como o homem tem feito através dos

tempos. As novas descobertas ou observações da história humana ficaram

registradas em desenhos rupestres; passando de geração em geração na forma oral

como os indígenas; escrevendo livros; atualmente gravando em placas de

computadores e disponibilizando na WEB para que muitos possam acessar estas

descobertas.

Os estudos e pesquisas astronômicas fazem parte de todos os povos

da Terra, no Brasil a influência européia dominou a nossa cultura e as formas de

ensinar e pesquisar, mas não podemos esquecer que a compreensão do céu e do

universo foi uma preocupação de diversas culturas, desde a mais simples até a mais

sofisticada tecnologicamente. Por exemplo, a Astronomia Indígena Brasileira, dos

Incas, Aztecas e Maias, atualmente desperta o interesse dos pesquisadores. Galileu

tentou explicar as Marés, mas não conseguiu, porque não tinha a concepção sobre a

gravidade, somente explicada posteriormente por Newton, mas os indígenas já

possuíam um conhecimento da influência da Lua sobre as marés.

Um céu estrelado já nos faz sonhar, no dia trinta do mês de

novembro de dois mil e oito, quem observou o céu no hemisfério sul, pode ver

alinhados Vênus e Júpiter e logo abaixo dos dois planetas a Lua se fez presente para

deixar a imagem mais bonita. Contemplar, observar, sondar, prever, calcular e

encontrar meios para visitarmos nosso Sistema Solar é uma Ciência que exige muita

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capacidade do ser humano. Quando os cientistas afirmam que o que observamos é

somente dez por cento do que existe no universo, e que os noventa por cento seriam

energia escura e matéria escura, então a caminhada está apenas começando.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CANIATO, Rodolfo. Com ciência na educação; ideário e prática de uma alternativa brasileira para o ensino de ciência. Campinas, SP: Papirus, 1987.

CAMPOS, Márcio D'Olne. SULear vs NORTEar. Disponível em: www.sulear.com.br/sulear_vs_nortear.html. Acessado em: 25-11-2008.

DIAS, Wilton S.; PIASSI, Luis Paulo. Por que a variação da distância Terra-Sol não explica as estações do ano?. Revista Brasileira de Ensino de Física v.29 n.3. São Paulo, 2007.COPÉRNICO, Nicolau, 1473 – 1543. Commentariolus: pequeno comentário de Nicolau Copérnico sobre suas hipóteses acerca dos movimentos celestes/ Introdução, tradução e notas de Roberto de Andrade Martins. São Paulo: Nova Stella; Rio de Janeiro: Coppe: MAST, 1990.

MARTINS, Roberto de Andrade. Galileo e a Rotação da Terra. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.11, n.3: p.196-211, dez. 1994.

GALILEU, Galilei. Diálogo sobre os dois máximos sistemas do mundo ptolomaico e copernicano / Galileu Galilei; tradução, introdução e notas de Pablo Rúben Mariconda.- São Paulo Discurso Editorial, 2001.

LANGHI, Rodolfo; NARDI, Roberto. Um estudo exploratório para a inserção da astronomia na formação de professores dos anos iniciais do ensino fundamental. Dissertação (Mestrado em Educação para a Ciência). Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru, 2004.

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LEITE, Cristina. Formação do professor de ciências em astronomia: uma proposta com enfoque na capacidade. Tese (Doutorado em Educação) – Faculdade de Educação da USP, São Paulo, 2006. Disponível no portal Dia-a-dia Educação do Paraná, Artigos, Teses e Dissertações no link de Ciências.www.diaadiaeducacao.pr.gov.br. Acessado 4-09-2008.

LIMA, Everaldo José Machado de. A visão do professor de ciências sobre as estações do ano. Dissertação (Mestrado em Educação de Ciências e Matemática).Everaldo José Machado de Lima. UEL, Londrina PR.

MEES, Alberto Antonio; STEFFANI, Maria Helena. Astronomia: motivação para o ensino de Física na 8a série., 2004. Disponível no site:www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xvi/cd/resumos/T0105-1.pdf.

MOURÃO, Ronaldo Rogério de Freitas. Da terra às galáxias: uma introdução à astrofísica. Petrópolis, RJ: Ed. Vozes, 1997.

PAULA, André Salvador. Análises e propostas para o ensino de Astronomia, 1997.Disponívem em: www.cdcc.sc.usp.br/cda/produção/spbc93/index.html. Acessado em 3-11-2008.

RONAN, Colin. A História ilustrada da ciência da Universidade de Cambridge. Volume 3: da Renascença à revolução científica./ Colin A Ronan: tradução, Jorge Enéas Fortes: revisão técnica, Yeda Botelho Salles. RJ: Jorge Sahar Editora, 2001.

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SEED PR. Diretrizes curriculares de ciências para o ensino fundamental (em construção). www.diaadieducacao.pr.gov.br. 2008.

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