OrientaÇÃo em Astronomia
CDCC-USP-SÃO CARLOS Programa Educ@r
Orientação
Pontos Cardeais e Orientação
Normalmente a primeira pergunta que um professor se faz quando tem que ensinar este assunto é algo mais ou menos assim: Porque ensinar pontos cardeais e orientação se hoje em dia as pessoas muito raramente ficam perdidas em florestas? Para falar a verdade as florestas quase não existem mais.Muitas vezes nós não notamos, mas saber os pontos cardeais é necessário em muitos outros casos que não estar perdido. Por exemplo, você já notou que no desenho do projeto de sua casa tem a indicação da direção Norte? Procure um projeto de casa. Se você não tiver tente o projeto da escola onde você leciona. Um bom engenheiro, quando projeta uma casa, um prédio ou uma indústria tem que saber os movimentos que o Sol realiza durante o dia e durante o ano para planejar corretamente a posição das portas e janelas e para isso é necessário orientar-se através dos pontos cardeais. Você pode não ter notado a indicação do Norte no projeto da casa, mas certamente já notou ou conhece alguém que reclama do Sol "batendo" direto na janela da sala o que dificulta muito para ver a imagem da televisão durante o dia. Se o engenheiro soubesse os movimentos do Sol colocaria a janela naquela posição? Numa indústria, janelas bem posicionadas podem economizar energia com iluminação.
2 Estando na sua casa ou na escola, você sabe onde o Sol nasce e onde ele se põe?
Nascer e Por do Sol Dizemos que o Sol nasce quando ele surge no horizonte pela manhã e dizemos que o Sol se põe quando ele desaparece no horizonte à tarde.
As palavras nascer e por são usadas porque os povos antigos acreditavam que a cada dia nascia um novo Sol, e a tarde ele se punha abaixo do horizonte para morrer. Hoje sabemos que isso não é verdade, pois ele nasce e se põe por causa da rotação da Terra, mas por tradição as palavras nascer e por do Sol ainda são usadas.
Coordenadas geográficas São números que indicam um local sobre a superfície da Terra ou próximo dela com base nos pontos cardeais.
3 Encontre os pontos cardeais usando o Sol como referência. Neste caso utilize só os conhecimentos que você já possui. Marque os pontos no chão com um giz.
Sabendo que a parte pintada da agulha de uma bússola aponta sempre para o pólo norte magnético da Terra encontre os pontos cardeais com ela. Marque estes também.
Compare os pontos cardeais encontrado com os dois métodos. Eles apontam para a mesma direção? Se forem diferentes qual deles está correto?
Para que uma antena parabólica funcione ela deve estar apontada para o satélite! Como é que o instalador da antena sabe onde está o satélite? A maneira mais correta é achar os pontos cardeais e apontar a antena para uma direção do céu usando as coordenadas geográficas do satélite.
Um navegador ou um aviador que não sabe achar os pontos cardeais não consegue trabalho em lugar algum. Um pescador que vai para o mar adentro em busca de peixes não precisa ser doutor em movimentos do céu, mas com certeza outros que o ensinaram a pescar certamente lhe ensinaram a achar os pontos cardeais para poder sair e retornar à mesma praia.
Figura 3 - Indicações das direções Norte-Sul e Leste-Oeste. O que são os pontos cardeais?
Como o próprio nome diz: são pontos e significam pontos principais ou pontos de referência. Através deles é possível localizar qualquer lugar sobre a superfície da Terra, são eles: o Norte e o Sul que apontam na direção dos pólos terrestre; o Leste e o Oeste que apontam para o lado do nascer e do por do Sol, cruzando a linha Norte-Sul, como mostra a figura 3. CUIDADO, o Leste e o Oeste não apontam sempre para o ponto onde o Sol nasce ou se põe e sim para o lado do nascente ou lado do poente. Durante o ano, o Sol nasce em pontos diferentes do lado do nascente e se põe em pontos diferentes do poente. Por isso, não podemos dizer que o Sol nasce sempre a Leste e se põe sempre a Oeste. Dependendo da época do ano a diferença, entre o nascente (ponto onde o Sol nasceu) e o Leste verdadeiro, é grande.
Encontrando os Pontos Cardeais através do Sol.
Diferente do que normalmente se pensa o Sol não nasce no ponto cardeal leste. O Sol nasce do lado leste de onde estamos. O mesmo acontece para o poente, o Sol não se põe no ponto cardeal oeste, mas sim do lado oeste de onde estamos. Na verdade a cada dia do ano o Sol nasce e se põe num ponto diferente, por isso, se tomarmos o Sol como referência para nos orientarmos cada dia tomaremos uma direção diferente ou, por exemplo apontaremos a antena parabólica para lugares diferentes do céu se a instalarmos em épocas diferentes do ano. É fácil perceber isso observando onde o Sol se põe nos meses de junho ou julho e onde ele se põe nos meses de dezembro ou janeiro. Faça essa observação em junho e dezembro, no pátio de sua escola e anote para mostrar aos alunos.Para encontrar os pontos cardeais através do Sol vamos fazer uma atividade simples e interessante. Essa é a maneira mais segura de determinar os pontos cardeais.
ATIVIDADE DE OBSERVAÇÃO E EXPERIMENTAÇÃO (Gnômon)
Escolha um local que receba diretamente a luz do Sol, pelo menos das 10 horas às 15horas - o local pode ser um pequeno pátio ou uma área livre que tenha o chão liso (que não seja muito irregular) e nivelado. No período da manhã - entre 10h e 10h30min - finque firmemente no chão uma vareta reta, (figura 4a), certifique-se que ela não esteja tombada.
Para saber se o chão está nivelado basta jogar água. Se a água escorrer facilmente o chão não está nivelado, está como numa ladeira. Se a água escorrer pouco ou não escorrer o chão está bom
OBSERVAÇÃO: Se quando você fizer esta atividade for período de horário de verão a experiência deve começar uma hora mais tarde, pois nesse período os relógios são adiantados uma hora, mas o Sol e a Terra não sabem disso e continuam seus caminhos normalmente.
A vareta irá produzir uma sombra se o Sol estiver iluminando-a. Faça uma marca na ponta da sombra (marca A) e depois trace uma circunferência partindo da marca e tomando como centro o ponto onde a vareta estiver fincada (ponto I), utilize giz. É possível fazer isso laçando a vareta com um barbante ou cordinha e prendendo um giz na outra ponta (figura 4b). CUIDADO para não mexer a vareta do lugar e nem incliná-la, pois se isso acontecer à experiência ficará prejudicada.
Figura 4 - Os vários passos para encontrar os pontos cardeais através do Sol.
Espere 40 a 50 minutos, a sombra estará em outra posição, repita a marcação e a circunferência (figura 4c).
Depois que passar do meio dia a ponta da sombra irá tocar as circunferências novamente. Fique atento a este momento. Os horários mostrados na figura 4 são apenas uma aproximação, podem variar em até 20 minutos dependendo da época do ano. Assim que a ponta da sombra tocar cada circunferência faça novas marcas como mostram as figura 4d e 4e. Não tente adivinhar o caminho da sombra, marque somente quando a sombra chegar ao lugar correto - a circunferência.
Para encontrar os pontos cardeais siga o procedimento:
Assim os outros pontos ficam fáceis de serem encontrados. Do lado oposto ao leste está o oeste. Apontando o seu braço direito para o leste e o esquerdo para o oeste você terá a sua frente o norte e atrás o sul. Então basta marcar os pontos cardeais sobre as retas que você traçou, (figura 3f). Faça as marcas dos pontos cardeais e de suas retas usando uma tinta durável (tinta esmalte, por exemplo) e apague as circunferências e marcas auxiliares.
- Ligue os pontos A ao D e B ao C, formando duas retas;
- Ache o meio dessas retas e marque, são os pontos M e N;
- Trace uma reta que liga o ponto I ao ponto M e outra que liga o ponto I ao ponto N;
- Se essas retas (IM e IN) coincidirem você não cometeu erros e essa é a direção Norte-Sul.
- Se elas não coincidirem basta traçar uma reta que saia do ponto I e passe entre as retas IM e IN. Essa nova reta será a direção Norte-Sul (figura 4f).
- A reta AD é a direção Leste-Oeste. O leste está do lado do nascer do Sol, mas dificilmente estará onde o Sol nasceu.
Encontrando os Pontos Cardeais através das estrelas.
Não é só o Sol que trás informações sobre orientação. À noite também é possível determinar os pontos cardeais com certa precisão para se orientar corretamente. Na verdade, os navegadores preferem orientar-se através das estrelas, pois não é possível encontrar corretamente os pontos cardeais através do Sol quando estamos num barco ou navio balançando em alto mar.Os habitantes do hemisfério norte da Terra que inclui a América do Norte, América Central, Europa, Ásia e a parte norte da África podem observar no céu, durante a noite, uma estrela, chamada Polaris, que nunca sai do lugar (figura 5). Essa estrela não nasce de um lado e nem se põe do outro. Isso acontece porque ela está bem na direção do eixo da Terra, como se o eixo de giro da Terra estivesse apoiado sobre ela - fig. 5. Então para encontrar o ponto cardeal norte, à noite, basta encontrar essa estrela e com isso todos os outros pontos ficam fáceis, pois ficando de frente para ela estaremos de frente para o norte, atrás teremos o sul, à direita o leste e à esquerda o oeste.
No entanto, nós que estamos no hemisfério sul da Terra que inclui a América do Sul, parte da África, a Oceania e o Continente Antártico, não temos uma estrela polar que fica na direção do eixo da Terra; aliás o eixo aponta para uma região do céu onde praticamente não se vê estrelas. Mas, nós temos um grupo de estrelas (constelação) que forma uma figura imaginária no céu em forma de cruz, chamada "Cruzeiro do Sul". É um conjunto de cinco estrelas cuja parte maior da cruz aponta para o pólo celeste sul, ou seja aponta para o local equivalente ao da estrela Polaris vista no hemisfério norte. A atividade seguinte mostra como determinar o ponto cardeal sul através do Cruzeiro do Sul.
FIGURA 5 - Os habitantes do hemisfério norte conseguem ver a estrela Polaris. Ela indica o norte.
ATIVIDADE DE OBSERVAÇÃO E EXPERIMENTAÇÃO (II) Cruzeiro do Sul
Localize no céu a constelação do Cruzeiro do Sul. Se você não souber onde achá-la peça ajuda a outra pessoa, normalmente as pessoas mais idosas sabem encontrá-la. Você já encontrou a direção sul através do Sol, então olhe para o céu nessa direção. O Cruzeiro do Sul são cinco estrelas formando uma cruz, (figura 6). É mais fácil se você procurá-la estando na cidade, pois num local escuro você verá muitas estrelas e isso irá confundi-lo. As estrelas da constelação são brilhantes o suficiente para serem vistas na cidade, com as luzes acesas.
Figura 6 - Por causa do movimento da Terra temos a sensação que o Cruzeiro do Sul e todas as estrelas que vemos giram ao redor do pólo celeste sul. Se fizermos várias fotos durante uma noite perceberemos que as estrelas fazem uma circunferência ao redor de um ponto (o pólo celeste sul). Esse ponto fica na direção do corpo (maior braço) da cruz e a uma distância de aproximadamente 4,5 vezes o tamanho do corpo a partir do pé da cruz.
Cuidado! Não adianta prolongar o braço da cruz até o horizonte, você não encontrará o sul. O que você deve fazer é medir as 4,5 vezes a partir do pé da cruz, (figura 6), e aí descer para o horizonte onde estará o sul.
Constelação Para facilitar a localização de astros no céu e para homenagear deuses e objetos os antigos usavam grupos de estrelas brilhantes para formar figuras imaginárias no céu, que são as constelações, como o Cruzeiro do Sul ou as constelações dos signos: Peixes, Áries, etc.
Atualmente o céu todo é dividido oficialmente em 88 constelações diferentes. Muitas não podemos ver por estarem no hemisfério norte
Se você que está fazendo esse curso estiver próximo do equador verá que medindo 4,5 vezes o corpo da cruz encontrará o pólo celeste sul muito próximo do horizonte. Enquanto que outro professor dos estados da região sul do Brasil encontrará o pólo celeste sul bem alto no céu. Os professores da região sul devem tomar mais cuidado, pois é mais fácil errar quando for procurar a direção sul no horizonte.
A Bússola e a Rosa dos Ventos.
A bússola nada mais é que um instrumento empregado para orientação através do campo magnético terrestre. Um pouco mais a frente, nós veremos como usar adequadamente a bússola para determinarmos a direção Norte - Sul magnético.
Toda bússola apresenta um mostrador com os pontos cardeais e o pontos auxiliares, o aspecto visual desse mostrador está indicado na figura 7.
Figura 7 - Pontos cardeais e os pontos auxiliares.
Outro nome aplicado a esse mostrador é o de: ROSA DOS VENTOS. Esse nome tem origem nos navegantes do Mar Mediterrâneo em associação aos ventos que impulsionavam suas embarcações. Outros nomes estão ligados ao nascer e ocaso do Sol. Leia com atenção o seguinte fragmento abaixo relativo ao uso da Bússola na época das Grandes Navegações.
"A bússola, mais conhecida pelos marinheiros como agulha, é sem dúvida o instrumento de navegação mais importante a bordo. Ainda hoje. Baseia-se no princípio que um ferro natural ou artificialmente magnetizado tem em se orientar segundo a direção do campo magnético da Terra.
Os chineses conheceram-na muito antes dos europeus. Foram aqueles os primeiros a fazerem uso da propriedade da magnetita para procurarem os pontos cardeais. O Norte tinha extrema importância na sua cultura e por isso o imperador estava sentado no trono a Norte do palácio olhando para Sul. A bússola chinesa era composta por um prato quadrangular representando a Terra onde uma colher de magnetita pousada no centro indicava o Sul.
Parece que foi através dos árabes que esse princípio entra na Europa, onde se tem notícia do seu uso no séc. XII. Inicialmente era composta por uma agulha de ferro magnetizada que se colocava sobre uma palhinha flutuando numa vasilha cheia de água e que apontava o Norte. Levava-se a bordo pedras de magnetita para se cevar as agulhas à medida que estas iam perdendo o seu magnetismo.
Apesar de controverso Nápoles reclama que Flávio Gioia em 1302 alterou a bússola para ser usada a bordo ligando os ferros à parte inferior de um cartão com o desenho de uma rosa-dos-ventos. A cidade de Amalfi exibe no seu brasão de armas uma legenda evocando o fato.
Os rumos ou as direções dos ventos têm origem na antiguidade. Na Grécia começaram com dois, quatro, oito e doze rumos. No início do séc. XVI surgem já 16 e na época do Infante D.Henrique já se usavam rosas-dos-ventos com 32 rumos. Primeiramente o rumo era associado à direção do vento e só mais tarde aos pontos cardeais. A tradição de decorar o Norte com uma flor-de-lis tem origem nas armas da família Anjou que reinava em Nápoles. Alguns napolitanos adotaram esse símbolo, cuja moda chegou até aos nossos dias. Em certas rosas-dos-ventos, no local que indicava o Leste, aparecia desenhada uma cruz que indicava a direção da Terra Santa. A rosa-dos-ventos era marcada com os pontos cardeais e com os quadrantes divididos consoante os rumos. Aos espaços entre cada um dos 32 rumos chamavam-se quartas (11º15') que ainda podiam ser divididas ao meio, as meias-quartas (5º 37' 30") e estas em quartos (2º 48' 45").
A declinação de uma agulha é a diferença que uma bússola marca entre o norte geográfico e o norte magnético. Não se sabe quem foi o primeiro a notar essa diferença mas desde o séc.XV que aparecem referências a esse fenômeno. As expressões nordestear e noroestear eram usadas pelos nossos navegadores para se referirem à declinação de uma bússola. Ao longo do tempo veio a verificar-se que a declinação variava com o tempo e o lugar, não sem que se tivesse adiantado entre nós no início do séc.XVI que aquela poderia resolver o problema da longitude. Pensava-se então que esta crescia proporcionalmente de Leste para Oeste e foi D.João de Castro em 1538 demonstrou a falsidade desta hipótese. O valor da declinação era tomada pela observação da estrela polar no hemisfério norte ou da estrela do Pé do Cruzeiro no hemisfério sul ou ainda pela altura do Sol. A esta operação chamava-se bornear a agulha.
Também foi D.João de Castro o primeiro a descobrir o desvio de uma agulha, ou seja, o efeito que massas de ferro próximas têm sobre uma bússola. Este efeito obrigou a cuidados com o posicionamento desta relativamente a peças de artilharia, âncoras e outros ferros. Era uma das razões para que os morteiros, as caixas que protegem as bússolas, fossem primeiramente em madeira. A bússola consta de leves barras magnetizadas e paralelas que se fixam na parte inferior de um disco graduado. O disco chamado rosa-dos-ventos tem no centro um capitel com um cavado cônico com uma pedra encastrada (rubi, safira, etc.) onde assenta numa haste vertical, o pião, fixada no fundo do morteiro. No vidro ou na parede do morteiro existe um traço vertical chamado linha de fé que indica com rigor a direção da proa da embarcação.
Durante o séc.XVI as nossas bússolas tinham, pelo menos desde 1537, um sistema de balança para manter o morteiro horizontal. Este sistema era similar ao descrito pelo sábio italiano Cardano em 1560 para umas cadeiras a serem usadas a bordo.
O morteiro estava colocado numa coluna de madeira, mais tarde de metal, a bitácula, à frente da roda do leme. A bitácula contém um sistema dito cardan que permite que o morteiro se mantenha na horizontal apesar das oscilações do barco.
Quando se começou com os cascos em ferro o desvio tinha um efeito considerável e a bússola teve de ser adaptada. A bitácula passou a incluir uns ferros para compensar esse efeito e umas esferas de ferro de maneira a conduzir o fluxo magnético à volta da bússola e atenuar as influências dos ferros envolventes. De maneira a diminuir ainda mais o efeito do balanço do navio, o morteiro pode a ser cheio com um líquido (água e álcool ou petróleo branco) e por isso feito de um metal com reduzido efeito magnético, normalmente latão. As agulhas devem ser sensíveis e estáveis. Sensíveis para acusar qualquer variação e estáveis para não se deslocarem pela ação do balanço ou oscilação do barco. Designam-se preguiçosas quando pouco sensíveis e doidas quando pouco estáveis.
Já no fim deste século apareceram novas bússolas. São as agulhas eletrónicas que aproveitam o efeito indutivo do campo magnético terrestre sobre uma bobina e transformam electrônicamente a informação. Permitem assim uma ligação a outros equipamentos electrónicos de bordo, como o piloto automático ou computador que fazem um uso quase ilimitado dessas potencialidades. Estão no entanto sob as mesmas influências, como o desvio, que as «velhas» agulhas de marear."
Referência: http://gnavegacoes.cjb.net/ " Época das Grandes Navegações.
Pontos auxiliares
Se você fez as atividades anteriores agora já sabe como determinar os pontos cardeais, observe que são apenas duas direções. Essas direções nos dão apenas quatro sentidos para seguirmos. Isso pode ficar difícil, pois não é sempre que queremos ir à direção de um dos pontos cardeais, às vezes queremos uma direção intermediária. Por essa razão, existem outros pontos que facilitam as direções que queremos seguir, os pontos auxiliares. Esses pontos são as metades entre os pontos cardeais. Entre o Sul e o Leste está o sudeste (SE), entre o Sul e o Oeste está o sudoeste (SO), entre o Oeste e o Norte está o noroeste (NO) e entre o Norte e o Leste está o nordeste (NE) (figura 7). Uma relação completa dos Pontos Cardeais, Pontos Auxiliares e Pontos Co-laterais, nós apresentamos a seguir:
Rumos ggg mm ss - Nome
0 ou 64 000° 00' 00" - Norte
2 011° 15' 00" - Norte por Este
4 022° 30' 00" - Norte-Nordeste
6 033° 45' 00" - Nordeste por Norte
8 045° 00' 00" - Nordeste
10 056° 15' 00" - Nordeste por Este
12 067° 30' 00" - Este-Nordeste
14 078° 45' 00" - Este por Norte
16 090° 00' 00" - Este
18 101° 15' 00" - Este por Sul
20 112° 30' 00" - Este-Sudeste
22 123° 45' 00" - Sudeste por Este
24 135° 00' 00" - Sudeste
26 146° 15' 00" - Sudeste por Sul
28 157° 30' 00" - Sul-Sudeste
30 168° 45' 00" - Sul por Este
32 180° 00' 00" - Sul
34 191° 15' 00" - Sul por Oeste
36 202° 30' 00" - Sul-Sudoeste
38 213° 45' 00" - Sudoeste por Sul
40 225° 00' 00" - Sudoeste
42 236° 15' 00" - Sudoeste por Norte
44 247° 30' 00" - Norte-Sudoeste
46 258° 45' 00" - Oeste por Sul
48 270° 00' 00" - Oeste
50 281° 15' 00" - Oeste por Norte
52 292° 30' 00" - Sul-Noroeste
54 303° 45' 00" - Noroeste por Oeste
56 315° 00' 00" - Noroeste
58 326° 15' 00" - Noroeste por Norte
60 337° 30' 00" - Sul-Noroeste
62 348° 45' 00" - Norte por Oeste
64 360° 00' 00" - Norte
Esses são os nomes comumente usados em Navegação e Agrimensura. As bússolas empregadas em Navegação não apresentam os nomes. Elas têm a escala graduada em graus (0° a 360°) e uma segunda escala numérica corresponde com os 64 pontos de orientação. Acima estão citados os 32 rumos associados a nomes.Ref: Webster's New Iternational Dictionary of the Engish Language, vol.1, 2. Edição, G.&c. Merrian Company, Publishers, Springfield, Massachutes, USA, 1957
Lembre-se que algumas regiões do Brasil tem os pontos auxiliares como nome: a região Sudeste e a região Nordeste.
4 Se o céu estiver encoberto com nuvens qual a alternativa para encontrar os pontos cardeais?
Uso da bússola para encontrar os pontos cardeais
Relembrando: Devido à enorme quantidade de ferro derretido existente no interior da Terra ela se comporta como um grande imã. Sabemos que os imãs atraem objetos metálicos e a Terra não é diferente. Por isso, se nós usarmos um objeto sensível que seja orientado para o imã terrestre, nós podemos nos orientar por ele. Para isso foi inventado um instrumento chamado bússola. Ela mostra a direção dos pólos magnéticos da Terra, os pontos auxiliares e outros pontos intermediários para que possamos seguir direções bem precisas.
Figura 8 - Usando a bússola na determinação dos Pólos Magnéticos.
A parte pintada agulha aponta sempre para o PÓLO MAGNÉTICO SUL, portanto ao fazer coincidir a ponta pintada da agulha com a marcação NORTE, a bússola estará orientada com o campo magnético da Terra e você terá em sua mão as outras direções para o Leste, Oeste e Sul. Assim basta escolher a direção que queremos seguir e ir em frente.
Os pontos cardeais terrestres e os pontos cardeais magnéticos
Se você fez corretamente as experiências para encontrar os pontos cardeais terrestres através do Sol ou através das estrelas chegou a hora de comparar com os pontos cardeais encontrados através da bússola. Segure a bússola na mão sem anéis, pulseiras ou qualquer metal, (metais podem desviar a agulha da direção dos pólos magnéticos da Terra) mantendo-a na altura do peito. Compare a direção da agulha com a direção que você encontrou anteriormente. A que conclusão você chegou? Você deve ter notado que existe uma pequena diferença, não se preocupe você não errou em nenhum deles, essa diferença realmente existe e varia de acordo com a região do planeta em que estamos. Isso acontece porque os pólos magnéticos da Terra não coincidem com o eixo da Terra (figura 9), então a bússola não aponta para os pólos geográficos da Terra, mas sim para os pólos magnéticos da Terra.
Figura 9 - Diferença entre os pólos terrestres (PNG e PSG) e os pólos magnéticos (PNM e PSM).
Essa diferença é muito importante para quem quer apontar sua antena parabólica ou para quem viaja longas distâncias como pilotos de avião ou pescadores que vão para o alto-mar. Eles devem saber essa diferença para não se perderem, conseguirem chegar aos seus destinos e voltarem ao lugar de onde partiram. Para isso os navegadores possuem mapas que fornecem as diferenças entre os pólos magnéticos e os pólos geográficos da Terra de acordo com a região em que estão. O instalador de antenas parabólicas, que usa a bússola para se orientar tem que fazer uma correção para a cidade onde mora. Se o instalador for instalar antenas em outras cidades ele deve fazer outras correções.
Por exemplo: Para a Cidade de São Carlos - SP a previsão do desvio magnético no ano de 2002 corresponde a 18° 46' a esquerda do Norte Geográfico. Ou seja, quando você orienta a bússola em São Carlos conforme a figura 8, o Norte Geográfico está na realidade a 18° 46'a direita da agulha.
