Dia e noite
CDCC-USP-SÃO CARLOS Programa Educ@r
ASTRONOMIA Parte 1: Orientação e Observação (Índice) _ (Volta) _ (Avança)
Duração do Dia e da Noite
O homem e todos os animais do planeta percebem o dia e a noite. O comportamento dos seres vivos se altera de acordo com a presença ou ausência de luz solar, mas saber como ocorrem os dias e as noites foi uma descoberta bastante demorada. Na antigüidade, era possível encontrar os pontos cardeais, saber a ordem de distância dos planetas até a Terra, calcular quantos dias tinha o ano e prever as estações. No entanto, acreditava-se que o dia e a noite ocorria porque o céu girava ao redor da Terra enquanto ela permanecia parada.
Se observarmos atentamente o céu, a sensação que temos é tudo gira ao nosso redor enquanto estamos parados e por causa disso pensava-se que a Terra estava no centro do universo. Só quando o homem deixou de pensar que a Terra era o centro do universo é que se considerou a possibilidade dela girar enquanto o céu permanecia parado. Isso aconteceu no fim do século XV, quando Nicolau Copérnico verificou que os planetas não podiam ser encontrados nas posições previstas por cálculos quando a Terra era considerada o centro do Universo. Por isso ele lançou uma teoria em que o Sol estava no centro e todos os outros planetas giravam ao seu redor. Posteriormente Johannes Kepler (que viveu na mesma época de Galileo) conseguiu calcular a órbita de Marte ao redor do Sol. Mas, o fato da Terra girar e não o céu só foi confirmado com o aparecimento da luneta. Com ela Galileo pode observar que havia outras luas girando ao redor do planeta Júpiter e que o próprio Júpiter girava sobre si mesmo. Esses fatos levaram os astrônomos a concluir que a Terra era apenas um planeta como os outros e não o centro do universo. Assim ficou entendido que o dia e a noite ocorrem porque a Terra gira ao redor de um eixo imaginário como se fosse um pião, observe a figura 12.
Um dos movimentos próprios da Terra é a rotação. Ela gira como se fosse um pião, sobre um eixo imaginário, chamado de "eixo da Terra", que passa pelos pólos e aponta para a estrela Polaris. A Terra demora 24 horas para completar uma volta. Como ela gira sempre com a mesma velocidade (não para ou acelera) nós não percebemos esse giro, percebemos apenas o céu girando no sentido contrário - movimento aparente do céu - por isso pensou-se durante muito tempo que tudo girava ao redor da Terra.. Olhando para as estrelas durante a noite podemos perceber isso, estrelas que estão próximas do horizonte do lado leste sobem para o alto do céu e as que estão do lado oeste desaparecem abaixo do horizonte. Na verdade só percebemos isso porque estamos girando junto com a Terra no sentido contrário ao movimento que estamos vendo.
Figura 12 - Ocorrência do dia e da noite quando consideramos que a Terra gira ao redor de um eixo. Esta figura foi construída com se estivéssemos observando de um dos pólos. O habitante 1 está vendo o pôr do Sol e o habitante 2 está vendo o nascer do Sol, ambos no equador.
ATIVIDADE DE EXPERIMENTAÇÃO (I)
Vamos fazer uma atividade que irá ajudá-lo a entender como vemos o céu girando devido ao movimento próprio da Terra.
Material: 1 Bola de isopor com 20 cm de diâmetro; Alguns alfinetes ou palitos de dente; 1 agulha de tricô ou arame reto parecido com a agulha (com aproximadamente 40 cm) e um abajur com lâmpada. Guarde esse material, você irá utilizá-lo em outras atividades. Espete a agulha ou arame na bola de isopor como mostra a figura 13.
Coloque a abajur aceso numa mesa no centro de uma sala com todas as outras luzes apagadas. Segure a sua terra (bola de isopor) na mesma altura da lâmpada e com o eixo apontado para o teto. Gire lentamente a terra segurando pelo eixo. Cada volta completa representa um dia com duração de 24h. Imagine que você é do tamanho de uma formiguinha sobre a bola (terra) e que a lâmpada é o Sol. Espete um alfinete sobre a emenda da bola (deixando a cabeça de fora). O alfinete representa um habitante sobre a terra de isopor. Gire novamente a terra e observe como é o nascer e o por do sol visto pelo habitante (alfinete). Faça você a observação do por do Sol hoje, como se você fosse aquele habitante da terra de isopor.
7 Que sensação você acha que ele tem, é a bola que está girando com ele, ou a lâmpada que está girando no sentido contrário? Estando no lugar do alfinete qual a sua sensação?
Duração do dia e da noite
Figura 14 - Gire a "Terra" lentamente mantendo o eixo da "Terra" sempre com a mesma inclinação. Observe como é o nascer e o pôr do Sol para cada um dos quatro habitantes.
Sabendo que a Terra dá uma volta completa ao redor do seu eixo a cada 24 horas podemos pensar que o período de luz, isto é, que o dia claro tem 12 horas e o período de escuro ou noite também tem 12 horas. E as maiorias das pessoas acreditam que ao meio dia o Sol passa a pino, ou seja, sobre as nossas cabeças e a nossa sombra fica sob nossos pés.
As crianças têm uma curiosidade natural a respeito destes assuntos e sempre verificam o que é dito em sala de aula. A primeira constatação delas é que o Sol não passa sobre suas cabeças ao meio dia. Aliás, numa grande parte do território brasileiro o Sol nunca passa sobre a cabeça dos habitantes locais (todos os estados da região sul) e na outra parte do território isso só acontece em poucos dias durante o ano. Além disso, os dias também não têm períodos de luz e escuro com 12 horas cada. São poucos os dias do ano em que isso acontece.
Figura 13 - A bola de isopor vem com uma emenda. Considere que esta emenda é o equador de sua terra. A agulha ou arame deve atravessar a bola passando pelos pólos norte e sul como se fosse o eixo da terra.
ATIVIDADE DE EXPERIMENTAÇÃO (II)
Usando a bola com a agulha ilumine-a de maneira que a agulha fique inclinada com relação à luz, veja na figura 14. Espete os alfinetes nas posições 1, 2, 3 e 4 deixando apenas a cabeça para fora. Eles representam quatro habitantes em posições diferentes da Terra. Gire a "Terra" lentamente mantendo o eixo da Terra sempre com a mesma inclinação (tombado em relação aos raios de luz). Observe como é o nascer e o por do Sol para cada um dos 4 habitantes.
O habitante 1 nunca consegue ver o Sol por mais que a Terra gire, ou seja, para ele é sempre noite. O habitante 2 é o contrário, ele sempre vê o Sol mesmo a meia-noite. Por isso que às vezes se ouve dizer que o dia e a noite, próximo aos pólos terrestres tem seis meses.
Já o habitante 3 tem o dia claro maior que 12 horas, pois a Terra precisa dar mais de meia volta para que ele saia e retorne para a parte escura. No caso do habitante 4 é o contrário do habitante 3. Ele fica a maior parte do tempo do lado escuro da Terra. Veja que quanto mais próximo estivermos do equador menor será a diferença entre a linha que divide o dia da noite e por isso menor será a diferença entre os períodos de claro e escuro. Observe ainda que os habitantes localizados na maior parte da superfície terrestre não têm o Sol sobre sua cabeça ao meio dia, na verdade eles têm uma sombra.
Questões de Auto Avaliação - Ao Professor, Orientação e Observação
2 - Depois das observações e construção dos grandes observatórios de rochas, qual a grande revolução da Astronomia? Diga também, qual a grande descoberta a respeito da Terra que essa revolução contribuiu?
3 - Teste a teoria de Eratóstenes (medida da circunferência da Terra) usando a bola de isopor que você recebeu. Espete dois palitos de dente sobre a bola de maneira que eles apontem para o centro dela. À noite quando as lâmpadas de sua casa já estiverem acesas posicione a bola sob uma delas de modo que um dos palitos não produza sombra sobre a bola. Meça o ângulo da sombra produzida pelo outro palito (use um transferidor), meça a distância entre eles e faça as contas indicadas na curiosidade da pagina 5. Verifique se o valor que você encontrou corresponde à circunferência da bola. Meça a circunferência com fita métrica.
4 - O que são pontos cardeais?
5 - Por que é importante saber os pontos cardeais?
6 - Por quais métodos podemos encontrar corretamente os pontos cardeais?
7 - Quais os pontos auxiliares? Faça um desenho mostrando os pontos cardeais e os auxiliares.
8 - Quais as regiões geográficas do Brasil tem nome de pontos cardeais e pontos auxiliares?
9 - Em qual hemisfério terrestre encontra-se a estrela Polaris, aquela que nunca nasce ou se põe? Por que ela nunca sai de sua posição no céu?
10 - O que mais podemos ver no céu numa noite de tempo bom, além das estrelas?
11 - Quando observamos os astros no céu quais os dois tipos de movimentos que podemos observar? Por exemplo, no movimento para formar o dia e a noite, qual o movimento do Sol? E o movimento da Lua entre as estrelas, que tipo de movimento é?
12 - Volte na atividade de experimentação da pagina 17, fig. 14. Observando os habitantes 3 e 4 qual deles recebe luz por mais tempo durante o dia? Porquê?
13 - O que levou os astrônomos a concluir que a Terra não era o centro do universo?
(Índice) _ (Volta) _ (Avança)
CDA-CDCC USP/SC 15/03/2000
