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MANUAL DE UTILIZAÇÃO
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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 1:127.000.000.
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
Lua
Sol:1.384 milhões de km de diâmetro
Sol
Terra: 12.600km de diâmetro (distando
do Sol 150 milhões de Km)
Lua: 3.450km de diâmetro (a 382 mil
quilómetros da Terra)
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.
Terra
A Terra completa uma rotação em
torno do seu eixo em 23 horas e 56
minutos.
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).
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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.
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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.
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A LUA
A uma distância na ordem dos 383.000 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”.
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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
24.000 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 8.000 milhas, ou sejam,
aproximadamente 12.800km.
Para mais informações ou assistência, contacte-nos através de:
J. ROMA, Lda.
Praça da Figueira, nº 12 – 1º | 1100-241 Lisboa
Telf: 218 810 130 | Fax: 218 810 139
e-mail: [email protected]
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