O STELLARIUM COMO ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE ASTRONOMIA

LEOMIR BATISTA NERES

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação da Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC, no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.

Orientador: George Kouzo Shinomiya

ILHÉUS – BA 02/2017

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N444 Neres, Leomir Batista. O stellarium com estratégia para o ensino de astronomia / Leomir Batista Neres. – Ilhéus : UESC, 2017. vii, 64f. : il. Orientador : George Kouzo Shinomiya. Dissertação (Mestrado) – Universidade Estadual de Santa Cruz. Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física. Inclui referências e apêndices.

1. Astronomia – Estudo e ensino. 2. Stellarium (Software). 3. Física – Estudo e ensino I. Shinomiya, George Kouzo.

II.Título. CDD – 520.07

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Dedico este trabalho ao meu pai Nerisvaldo José Neres e a minha mãe Fostina Batista Neres pela formação que me deram e por não medir esforços para me

oportunizar o acesso à educação.

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Agradecimentos

Ao Departamento de Ciências Exatas e da Terra da Universidade Estadual de

Santa Cruz e à CAPES, pela oportunidade de realização do curso.

Aos professores do programa, e em especial aos professores Zolacir Trindade

e George Kouzo Shinomiya, pelo apoio dado durante todo o curso.

Aos meus familiares que sempre me deram apoio e incentivo para realizar

esse sonho.

Aos meus professores da educação básica e da graduação por terem

contribuído de maneira direta e indireta para minha formação humana e profissional.

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RESUMO

O STELLARIUM COMO ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE ASTRONOMIA

Leomir Batista Neres

Orientador: George Kouzo Shinomiya, DSc.

Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação da Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC, no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física. Este trabalho tem o objetivo de abordar conceitos astronômicos na sala de aula através da utilização de um recurso tecnológico: o software de código aberto Stellarium, o qual permite a simulação de diversos fenômenos astronômicos e a possibilidade do desenvolvimento de habilidades específicas ligadas ao uso da tecnologia, tão presente em nossa vida cotidiana atualmente. Além disso, esse software possibilita simular as fases da Lua, o nascer e ocaso do Sol, fornece a distância dos astros em relação ao Sol e diversos outros fenômenos de difícil observação a olho nu. Nesse sentido, a partir da utilização desse recurso tecnológico, agregamos vários outros e elaboramos atividades estruturadas para melhor compreensão da Astronomia por meio de uma sequência de ensino aprendizagem que busca auxiliar o desenvolvimento desse tópico por outros professores. Essa sequência foi desenvolvida com base na teoria da aprendizagem significativa do teórico americano David Ausubel, que busca valorizar os conhecimentos que o educando traz consigo, e quando aplicada em situação real de sala de aula teve grande aceitação pelos alunos. Palavras-chave: Astronomia, Aprendizagem Significativa, Stellarium.

ILHÉUS - BA 02/2017

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ABSTRACT

THE STELLARIUM AS A STRATEGY FOR THE TEACHING OF ASTRONOMY

Leomir Batista Neres

Orientador: George Kouzo Shinomiya, DSc.

Abstract of master’s thesis submitted to Programa de Pós-Graduação da Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC, no Curso de Mestrado Profissional de Ensino de Física (MNPEF), in partial fulfillment of the requirements for the degree Mestre em Ensino de Física. This work aims to study astronomical concepts in the classroom through the use of a technological resource: the open source software Stellarium, which allows the simulation of several astronomical phenomena and the possibility of developing specific skills related to the use of technology so present in our daily lives today. In addition, this software makes possible to simulate the phases of the Moon, the sunrise and sunset, provide the distance of the stars from the Sun, and numerous other phenomena that are difficult to observe with the naked eye. In this sense, from the use of this technological resource, we add several others and elaborate structured activities for a better understanding of Astronomy through a sequence of teaching – learning that seeks to help the development of this topic by other teachers. This sequence was developed taking into account the theory of significant learning by the American theorist David Ausubel, who seeks to value the knowledge that the learner brings with him. When applied in a specific classroom, this sequence has had a great acceptance by the students. Keywords: Astronomy, Significant Learning, Stellarium.

LHÉUS – BA 02 / 2017

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Sumário Capítulo 1 .................................................................................................................... 1 1.1. Introdução ............................................................................................................ 1 Capítulo 2 .................................................................................................................... 6 Referenciais Teóricos .................................................................................................. 6 2.1. Aprendizagem Significativa .................................................................................. 6 2.1.1 Condições Para a Aprendizagem Significativa ................................................... 8 2.1.2 Aprendizagem Significativa versus Aprendizagem Mecânica ............................ 9 2.1.3 A Avaliação na Aprendizagem Significativa ..................................................... 11 2.3 Conteúdos Relacionados .................................................................................... 12 2.4 A Astronomia nos PCN’s ..................................................................................... 15 Capítulo 3 .................................................................................................................. 20 Metodologia ............................................................................................................... 20 3.1 Motivação ............................................................................................................ 21 3.2 Concepções Iniciais ............................................................................................ 24 3.3 Confecção da Sequência .................................................................................... 25 3.3.1 Textos de Apoio e Atividades Práticas ............................................................. 25 3.3.2 Manual do Stellarium e Instalação do Software ............................................... 27 3.4 Aplicação da Sequência ...................................................................................... 28 3.5 Avaliação ............................................................................................................. 29 Capítulo 4 .................................................................................................................. 32 Resultados ................................................................................................................ 32 4.1 Resultados dos Questionários de Concepções Iniciais ....................................... 32 4.1.1 Acesso aos Recursos Computacionais ............................................................ 33 4.1.2 As Principais Disciplinas que Ofertaram Tópicos de Astronomia ..................... 36 4.1.3 O Conhecimento Prévio de Astonomia ............................................................ 38 4.2 Resultados das Atividades .................................................................................. 46 4.3 Resultados do Questionário de Concepções Finais ............................................ 50 4.3.1 Concepções dos Alunos Sobre o Material Utilizado na Sequência .................. 50 4.3.2 As Concepções Astronômicas Após a Aplicação da Sequência ...................... 52 Capítulo 5 .................................................................................................................. 57 Considerações Finais ................................................................................................ 57 Capítulo 6 .................................................................................................................. 61 Referências Bibliográficas ......................................................................................... 61 Apêndice I Sequência de Ensino e Aprendizagem: “O Stellarium Como Estratégia de Ensino de Astronomia”. ............................................................................................. 65 Apêndice II Manual Com os Principais Comandos do Stellarium ............................ 145

Capítulo 1

1.1. Introdução

A Astronomia é considerada a mais antiga das ciências e foi motivo de

fascínio de várias civilizações ao longo da história. Surgiu a partir da necessidade do

homem em compreender o universo em que vive e seu comportamento ao longo do

tempo. É claro que essa busca se deu por etapas, a iniciar-se com o olhar do

homem para o céu. Com esse olhar, nossos antepassados perceberam que o

movimento dos corpos celestes eram repetitivos e previsíveis, o que possibilitou ao

homem antigo se organizar e habituar-se aos fenômenos naturais, levando-o a

considerar a melhor época para plantio, colheita e lugar para coabitar. Essa

regularidade dos astros levou o homem a criar calendários, descobrir planetas, e até

mesmo elaborar modelos do céu e guiar-se por eles, acreditando ser o nosso astro o

centro de tudo.

Artefatos como Stonehenge1 e o monte de Newgrange2 servem como marco

da constante busca do homem para entender a evolução do universo e seu

comportamento em pequenos intervalos de tempo usando para tal as observações a

olho nu. Registros antigos revelam que a atividade astronômica foi objeto de estudo

de diversas civilizações. Em 2137 a.C já existiam registros de eclipses solares na

China. Na América, os Maias já possuíam um calendário coerente e conheciam o

movimento de Vênus; na Babilônia, o desenvolvimento de um calendário

astronômico dividido em fases correspondentes às fases da Lua permitiam prever e

evitar desastres naturais; os sumérios já conheciam cinco planetas visíveis e tinham

um calendário astronômico de 29 dias e os gregos já desenvolviam medidas com

notável grau de aperfeiçoamento (HOVARTH, 2008). 1 Stonehenge é um dos mais antigos e interessantes monumentos astronômicos da antiguidade. Localizado em Salisbury na Inglaterra, sua origem data de 3000 a.C, numa época conhecida como período Neolítico. Acredita-se que sua estrutura, formada por círculos concêntricos com rochas de até cinquenta toneladas, tenha sido utilizada para prever eclipses e as estações do ano por meio da sombra do Sol projetada nas pedras. No entanto, ainda não existe uma certeza sobre qual a real função astronômica do artefato (OLIVEIRA e SARAIVA, 2014). 2 Newgrange consiste num grande monte construído de camadas de terra e pedra. Situado na Irlanda, esse monumento tem datação de 3200 a.C e mostra com precisão o solstício de inverno, que é o dia mais curto (21 de dezembro) do hemisfério norte. O solstício de inverno marcava o início do ano novo para a cultura neolítica do vale de Boyne, na Irlanda. Talvez essa seja a principal motivação de sua construção (WORLD HERITAGE IRELAND, 2016).

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Os objetivos astronômicos das civilizações antigas eram práticos, como

compreender a passagem do tempo, as estações do ano e fazer calendários para

plantio e colheita. Existia uma relação muito forte entre prever as ocorrências

climáticas e garantir a sobrevivência. E a “ciência” que auxiliava nesse entendimento

do céu era a Astronomia, que até então, estava misturada com a astrologia e

religiosidade. Os egípcios, por exemplo, tinham dois calendários, um para fins

religiosos e outro para a agricultura. O primeiro foi desenvolvido ao tentar descobrir

a posição de nascimento de Rá (Sol) no sudeste do horizonte a cada ano, para fazer

as celebrações de seu nascimento; já o segundo, foi criado com base nas

observações da estrela Sóis, cujo aparecimento era o fator regulador e possibilitava

prever as inundações do rio Nilo e escolher o período correto para o cultivo da terra.

Embora as descobertas astronômicas dessa e de outras civilizações tenham

sido muito importantes para separar a Astronomia de outras ciências e da religião,

foi a civilização grega, com base nos registros babilônicos e egípcios, quem mais

contribuiu para este feito. Com a contribuição grega, entre 600 a.C e 200 d.C, a

Astronomia sofreu transformações que só foram superadas a partir do século XVI.

Nesse intervalo, que se iniciou com a introdução de conceitos geométricos à

Astronomia grega trazidos por Tales de Mileto (624 – 546 a.C) do Egito, filósofos

como Anaxágoras (500 – 428 a.C) e Aristóteles (384 – 322 a.C), os astrônomos

Hisparco (190 – 125 a.C) e Ptolomeu (85 d.C– 165 d.C), e o matemático Erastótenes

(276 – 194 a.C), desenvolveram as bases que sustentaram o conhecimento

astronômico por mais de 13 séculos. Com seus trabalhos, foi possível entender o

fenômeno das fases da Lua, desenvolver o aspecto de esfericidade da Terra, propor

um modelo heliocêntrico para o sistema solar, calcular o diâmetro da Terra,

estabelecer o primeiro catálogo de magnitude estelar e a representação geométrica

do sistema solar (OLIVEIRA e SARAIVA, 2014).

Por mais de treze séculos, as leis estabelecidas pela Astronomia grega

regeram os conhecimentos que se tinha do céu no ocidente, muito pela adoção da

filosofia Aristotélica feita pela igreja católica, que naquela época não permitia

questionar o modelo de universo proposto por Ptolomeu e Aristóteles. Nesse

modelo, a Terra ocupava o centro do universo (modelo geocêntrico), os planetas

descreviam órbitas circulares ao seu redor e os planetas e demais corpos do céu

eram feitos de uma substância de propriedades ideais chamada quintessência, que

seria diferente das propriedades da Terra. No entanto, com as muitas observações

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que seguiram, algumas inconsistências foram surgindo no modelo de Ptolomeu, e

em 1543, o polonês Nicolau Copérnico propôs o modelo heliocêntrico no qual ao

invés da Terra, o Sol ocupava o centro do cosmos, numa ideia bem mais simples

que os epiciclos3 propostos por Ptolomeu. Embora o modelo de Copérnico tenha

sido um passo fundamental para o surgimento do modelo heliocêntrico, ele ainda

apresentava graves erros ao considerar as órbitas dos planetas como círculos

perfeitos e por não preocupar-se com a formação dos astros.

Tempos depois de Copérnico publicar sua obra “De revolutionibus orbium

coelestium” o dinamarquês Tycho Brahe (1546 – 1601), fez algumas observações

dos astros, dentre elas da conjunção de Júpiter e Saturno, que lhe permitiu detectar

e registrar erros no movimento planetário. Esses dados foram estudados após sua

morte pelo seu aluno e auxiliar Johannes Kepler (1571 – 1630), que ao invés de

tratar as órbitas planetárias como círculos, conforme predito na Astronomia

aristotélica, ajustou as órbitas em elipses. Com esse modelo, Kepler resolveu o

problema das órbitas dos planetas e derrubou mais um dos postulados da

Astronomia aristotélica, deixando apenas a quintessência estabelecida. Esse último

postulado foi superado, em 1610, quando Galileu Galilei (1564 – 1642) utilizando o

recém-criado telescópio, apontou-o para o céu e descobriu as manchas solares, as

fases de Vênus, as crateras na Lua e os satélites naturais de Júpiter. Essas

observações serviram para contestar a “perfeição” do sistema de universo de

Aristóteles e mostrar que os astros eram compostos por gases e rochas que são

encontradas na Terra, e não eram feitos de quintessência como acreditava até então

(HOVARTH, 2008).

Após as mudanças propostas pelas contribuições de Copérnico, Brahe,

Kepler e Galileu, a Astronomia encontrava-se numa situação especial. Embora fosse

possível compreender o movimento dos planetas e de outros corpos celestes, pouco

se sabia sobre o que os mantinha em órbita do Sol. Coube a Isaac Newton (1643 –

1727) descobrir essa propriedade de “unir” as coisas, à qual ele chamou de

gravidade. A partir daí, Newton formulou a lei da gravitação universal que atendia

perfeitamente qualquer problema da gravitação clássica. Com seu trabalho, Newton

deduziu a terceira de Kepler (lei dos períodos), o que resultou numa expressão

3 Os epiciclos foi um modelo geométrico usado para explicar as variações de velocidade e direção do movimento aparente da Lua, Sol e planetas. Em particular, explicou o movimento retrógrado aparente dos cinco planetas conhecidos na época. Em segundo lugar, também explicou mudanças nas distâncias aparentes dos planetas em relação à Terra.

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matemática utilizada até os dias atuais, que permite obter a massa de estrelas

binárias e outros sistemas. Desde então, a Astronomia passou por uma profunda

transformação, o estudo do sistema solar continuou e diversos corpos celestes

foram descobertos, como novos planetas, asteroides, meteoros, exoplanetas,

galáxias, nebulosas, entre outros. Atualmente, a Astronomia se divide em alguns

ramos, como a cosmologia, a astrometria, a astrofísica e a mecânica celeste. Todas

essas áreas usam o céu como laboratório para, a partir de sua observação,

desvendar os segredos de nossa existência.

Por ser uma ciência que se consolidou após a inquietação do homem em

descobrir seu lugar no espaço e os mistérios da evolução, contemplando o

conhecimento de inúmeras gerações que ao longo de milênios observaram e

criaram métodos que permitiram ao homem compreender o tempo, desenvolver a

agricultura, entender as estações do ano e estimar a nossa breve estadia no

planeta, é de suma importância a sua presença no currículo das instituições de

ensino tanto a nível fundamental quanto médio. Segundo Bretrones (1999), a

Astronomia foi disciplina do currículo da educação secundária desde o período

imperial, mantendo-se até meados de 1940. No entanto, com as reformas realizadas

no ensino secundário em 1942, a Astronomia perdeu o status de disciplina,

passando a integrar os conteúdos das disciplinas de Ciências, Física e Geografia.

Até o final dos anos 80, o conteúdo de Astronomia presente na educação básica se

resumia a conceitos fundamentais ensinados na disciplina de Geografia. Numa

pesquisa realizada pela Sociedade Astronômica Brasileira entre os anos 95 e 96,

apenas 15 estados brasileiros continham em seus currículos tópicos de Astronomia,

que se limitavam ao estudo da gravitação universal (TREVISAN, 1999).

Com isso, infelizmente a Astronomia perdeu seu espaço na sala de aula, e

muitos motivos além dos já mencionados contribuíram para isso, tais como: o

despreparo dos professores devido ao seu curso não ofertar uma formação

condizente com o ensino de Astronomia, a carga horária limitada no ensino de

Ciências e Física, a falta de materiais e livros didáticos que esclareçam com

precisão os temas mais simples da Astronomia, aqueles que precisam ser ensinados

e aprendidos em sala de aula, e recursos ópticos como binóculos e telescópios para

fazer observações dos astros. Sem isso, essa tão importante ciência se perpetua

com ideias particulares, que tentam explicar os fenômenos naturais, mas que nem

sempre estão de acordo com o conhecimento científico.

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Nessa perspectiva, algumas estratégias devem ser adotadas para resgatar o

ensino dessa ciência no nível médio, e uma que pode ser utilizada é o uso de

simuladores, que são softwares capazes de reproduzir e simular o comportamento

de algum sistema. Um software muito utilizado no ensino de Astronomia é o

Stellarium, facilmente encontrado para download e que pode ser instalado no Linux

e no Windows, que são os principais sistemas operacionais utilizados no país. Com

esse programa o professor pode simular diversos fenômenos astronômicos de difícil

visualização, além de obter informações atualizadas dos catálogos sobre os corpos

celestes. Seus comandos permitem fazer observações de fenômenos que já

ocorreram há séculos e de outros que estão por acontecer, possibilitando refazer a

simulação quantas vezes for necessário para ocorrer a assimilação do conceito

pleiteado. De acordo com Bernardes (2010), trabalhar a concepção da visualização

do espaço através da utilização de softwares educacionais é essencial para o

entendimento de muitos fenômenos.

Segundo Pinto (2009), o ensino, de modo geral, não tem considerado esta

expansão dos recursos tecnológicos, que fazem parte da realidade das pessoas.

Com essa falta de aproximação da escola às novas tecnologias, as aulas continuam

conservadoras, colocando o ensino numa dimensão diferente da atual clientela, que

convive com aplicativos e tutoriais que facilitariam o aprendizado de diversos

assuntos, e que deveriam ser aproveitados pela escola para promover um maior

rendimento na oferta de conteúdos que estão se distanciando das salas de aula,

como é o caso da Astronomia.

Com o objetivo de inserir conceitos astronômicos nas turmas de ensino médio

por meio da tecnologia, este trabalho buscou desenvolver uma estratégia de

utilização do software livre Stellarium para o ensino de Astronomia nas aulas de

Física da educação básica. Para isso, foi montado uma Sequência de Ensino

Aprendizagem (SEA) de nove aulas, contendo textos e exercícios que remetem às

simulações com software Stellarium. A sequência foi elaborada à luz da teoria da

aprendizagem significativa do teórico cognitivista David Ausubel, que trata a

aprendizagem como um processo de organização e integração das informações à

estrutura cognitiva do receptor. Foi produzida numa linguagem acessível e não

privilegiou conteúdos impossíveis de serem trabalhados no ensino médio, de modo,

que se espera que o material produzido possa ser disponibilizado a outros

professores na perspectiva de auxiliar a prática docente.

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Capítulo 2

Referenciais Teóricos 2.1. Aprendizagem Significativa

A teoria da aprendizagem significativa surgiu em 1963 com a publicação do

trabalho “The psychology of meaningful verbal Learning”, do psicólogo educacional

americano David Paul Ausubel (1918 – 2008). Nessa obra, ele definiu o que deve

ser entendido por aprendizagem significativa e como esta se diferencia da

aprendizagem mecânica e memorística. Dessa maneira, ele elencou os princípios

amplos da aprendizagem significativa numa teoria geral, que pretende proporcionar

ao professor um recurso lógico para auxiliá-lo na construção de estratégias eficazes

de ensino e permitir o aperfeiçoamento de sua prática enquanto docente. A teoria de

Ausubel está alicerçada no princípio de que o principal contribuinte para uma

aprendizagem significativa é o conhecimento que o discente traz consigo, ou seja, o

conhecimento que se encontra incorporado à sua estrutura cognitiva.

Na ótica de Ausubel, para aprender de forma significativa, os discentes

devem relacionar novos conceitos e proposições com aqueles que já conhecem. No

entanto, isso não deve ser feito de qualquer forma e, não acontece com qualquer

saber presente na sua cognição, este deve ser um conhecimento especificamente

relevante e sua interação com o novo saber deve acontecer de forma lógica para

que efetivamente ocorra a aprendizagem significativa. Nessa perspectiva, a

aprendizagem significativa é o processo pelo qual uma nova informação interage

com uma estrutura de conhecimento específica, orientada por conceitos relevantes,

de maneira substantiva e não arbitrária com aquilo que o discente já sabe. A este

conhecimento, relevante à nova aprendizagem e que pode ser, por exemplo, uma

proposição, um símbolo, uma imagem ou um conceito já existente no plano mental

do indivíduo, é chamado por Ausubel de subsunçor (MOREIRA, 2010).

Sem rejeitar a ideia de que corpos organizados de conhecimento possuem, de fato, conceitos estruturantes, é mais adequado pensar os subsunçores simplesmente como conhecimentos prévios especificamente relevantes para que os materiais de aprendizagem ou, enfim, os novos conhecimentos sejam potencialmente significativos. Nessa linha, subsunçores podem ser proposições, modelos mentais, construtos pessoais, concepções, ideias, invariantes operatórios, representações sociais e, é claro, conceitos, já

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existentes na estrutura cognitiva de quem aprende, subsunçores seriam, então, conhecimentos prévios especificamente relevantes para a aprendizagem de outros conhecimentos (MOREIRA, 2012, pag.13).

Esses subsunçores podem estar mais ou menos elaborados conforme eles

vão sendo trabalhados, o que faz com que sejam modificados ao se juntarem com

novos conhecimentos adquiridos através de uma aprendizagem significativa. Isso

ocorre quando se trabalha o subsunçor rotineiramente ou o utiliza como uma ideia-

âncora em uma nova aprendizagem. Um subsunçor pode não ser trabalhado ao

longo da aprendizagem ou não ser mais tão utilizado. Isso é um processo normal

que acontece com todos, contudo, o subsunçor pode retomar seus sentidos mais

rapidamente ao ser utilizado. Diferente da aprendizagem mecânica, o aluno que

aprende algo de forma significativa, mesmo que venha deixar de utilizar os

conhecimentos adquiridos, não esquece tudo o que aprendeu, apenas perde a

discriminação dos significados do conteúdo.

No caso das Leis de Conservação, um aluno que tivesse adquirido esse conceito significativamente, mas que depois de sair da escola, ou da faculdade, passasse muito tempo sem envolver-se com temas de Física provavelmente continuaria sabendo que essa é uma ideia central em Física, mas talvez não lembrasse exatamente quais grandezas físicas se conservam e quais não se conservam, e muito menos o formalismo de uma determinada lei de conservação. Mas uma vez que a aprendizagem tivesse sido significativa, e esse sujeito retomasse estudos de Física, provavelmente não teria muita dificuldade em “resgatar”, “reativar” ou “reaprender” o subsunçor Leis de Conservação. Isso acontece também com professores que passam muito anos sem dar aulas sobre certos conteúdos (MOREIRA, 2012, pag.8).

Os subsunçores surgem desde as primeiras descobertas, desde a infância do

aluno, quando eles aprendem a dar significados aos seres, objetos e palavras.

Durante as primeiras interações com a realidade os aprendizes começam a

desenvolver redes de conhecimentos em sua cognição. No entanto, essas redes

apresentam saberes aleatórios, sem uma lógica sequencial e, por isso, servem

apenas para satisfazer o ego da criança momentaneamente (XAVIER, 2010). A

partir daí, começa a fase de assimilação de conceito, que no início necessita de

experiências concretas, como exemplos de objetos e eventos, bem como da

necessidade de mediação por adultos. A maior parte dessa etapa ocorre na pré-

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escola e os professores começam a negociar significados, que são aceitos ou não

no contexto de um novo conhecimento por parte do aprendiz (MOREIRA, 2011).

No decorrer do processo, a rede de conhecimento começa a interagir e

mostrar sequências lógicas entre os saberes existentes. A partir desse ponto, eles

começam a assimilar novos conhecimentos relacionando-os aos seus primeiros

subsunçores. Tal assimilação se dará no processo de ancoragem e irá formar um

novo conhecimento que criará novos subsunçores e modificará ou não os já

estabelecidos anteriormente, de forma que estes fiquem mais sólidos e mais

trabalhados. Quando isso ocorre, dizemos que houve uma aprendizagem por

assimilação, que é diferente da assimilação de Piaget. Enquanto a assimilação de

Piaget é uma interação sujeito-objeto, a de Ausubel se dá pela interação cognitiva

entre os conhecimentos novos e os conhecimentos prévios (MOREIRA, 1999).

2.1.1 Condições Para a Aprendizagem Significativa

Ausubel (2003), afirma que existem algumas condições para que ocorra a

aprendizagem significativa. Segundo ele, esse processo necessita que o material

didático seja potencialmente significativo e que o discente esteja predisposto a

aprender. É importante salientar que não existe, na perspectiva Ausubeliana, um

material significativo, mas sim, um material potencialmente significativo. Assim, o

autor não estabelece um barema para que um livro ou uma aula sejam significativos,

pois o mesmo afirma que o significado está nas pessoas e não nos materiais. Nesse

sentido, os conteúdos relacionados devem ter sentido lógico e vínculo direto com o

conhecimento a ser aprendido, permitindo ao aluno apresentar conceitos

relacionáveis que, ao interagir com o saberes anteriores, forme um subsunçor forte e

estável na sua estrutura cognitiva.

Nessa perspectiva, é importante confeccionar materiais didáticos baseados

nos conhecimentos prévios dos discentes, organizados em estruturas lógicas,

contextualizadas, com exemplos e vínculo teórico daquilo que precisam aprender.

Para Ausubel (2003), essa nova informação com nível ligeiramente avançado será

reconstruída e fortalecida na estrutura cognitiva do aluno à medida que houver a

interação com o conhecimento já existente. Com isso, conhecer os conhecimentos

prévios dos aprendizes se torna fator determinante para a aprendizagem

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significativa, servindo não apenas para a confecção do material potencialmente

significativo, mas para que o aluno tenha uma predisposição em aprender que,

segundo Ausubel, é a segunda condição necessário para que ocorra a

aprendizagem significativa. No entanto, esta passa pela primeira condição, uma vez

que o fato do material ser potencialmente significativo pode levar o aluno a querer

relacionar os novos conhecimentos, de forma não-arbitrária e não literal, a seus

conhecimentos prévios. Isso é o que significa a predisposição para aprender

(MOREIRA, 2011).

No intuito de tornar o material desenvolvido de fato significativo, os

conhecimentos prévios dos aprendizes foram analisados com a aplicação de um

questionário de concepções iniciais de Astronomia o qual se encontra no apêndice 1

deste trabalho. Foi por meio das informações retiradas desse questionário que toda

a estratégia foi elaborada. Com isso, foi possível formular textos, atividades e

simulações, com base nos subsunçores já existentes na estrutura cognitiva do

educando. Além disso, as respostas permitiram verificar quais subsunçores relativos

à Astronomia não existiam em suas cognições, possibilitando criar organizadores

prévios4 em forma de textos de apoio que abordam conceitos básicos de Astronomia

de posição e outros aspectos do céu.

2.1.2 Aprendizagem Significativa versus Aprendizagem Mecânica

Enquanto na aprendizagem significativa os subsunçores são bem

estabelecidos e estáveis na estrutura cognitiva do discente, na aprendizagem

mecânica eles são instáveis e não interagem de forma substantiva com o novo

conhecimento. A aprendizagem mecânica se caracteriza como puramente

memorística, e acontece quando os novos conceitos não conseguem ancorar-se em

um conhecimento já internalizado, impossibilitando que as novas informações

interajam com os conceitos relevantes existentes, servindo apenas para uma

determinada situação, como uma prova, por exemplo. A aprendizagem se torna

4 Seriam materiais introdutórios apresentados em um nível mais alto de generalidade e inclusividade, formulados de acordo com conhecimentos que o aluno tem, que fariam a ponte cognitiva entre estes conhecimentos e aqueles que aluno deveria ter para que o material fosse potencialmente significativo. Por exemplo, os alunos poderiam ler um texto bem abrangente sobre campos de um modo geral (campo de conhecimentos, campo psicológico, campo de trabalho, etc.); ou, ainda, um aplicativo, uma simulação, que servisse para introduzir o conceito de campo de uma perspectiva geral, inclusiva. (MOREIRA,2010).

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mecânica quando a nova informação é armazenada de forma isolada ou por

associações que não seguem princípios lógicos, de forma arbitraria e literal

(MOREIRA, 2005).

No entanto, Ausubel (2003), destaca que a aprendizagem mecânica não pode

ser entendida como uma subdivisão da aprendizagem, ambas estão presentes no

mesmo contínuo, e partindo da aprendizagem mecânica pode-se alcançar a

aprendizagem significativa.

A passagem da aprendizagem mecânica para a aprendizagem significativa não é natural, ou automática; é uma ilusão pensar que o aluno pode inicialmente aprender de forma mecânica, pois ao final do processo a aprendizagem acabará sendo significativa; isto pode ocorrer, mas depende da existência de subsunçores adequados, da predisposição do aluno para aprender, de materiais potencialmente significativos e da mediação do professor; na prática, tais condições muitas vezes não são satisfeitas e o que predomina é a aprendizagem mecânica (MOREIRA, 2012, pag.15).

Ainda, segundo Ausubel (2003), a aprendizagem mecânica pode ocupar um

papel similar aos organizadores prévios quando não existir subsunçores na estrutura

mental do aprendiz. O conteúdo inicialmente memorizado pode ser aproveitado

como ideia-âncora pelo mediador (professor), e dependendo de como será

organizado a sequência de novos conhecimentos, pode se estabelecer na estrutura

mental do discente como um novo subsunçor. De modo geral, a teoria Ausubeliana

não trata a aprendizagem mecânica como uma dicotomia em relação à

aprendizagem significativa. Pelo contrário, haverá momentos que a aquisição de

novos subsunçores dependerá inicialmente da aprendizagem mecânica.

Na Astronomia, por exemplo, quando se trabalham os modelos Heliocêntrico

e Geocêntrico, na maioria das vezes os alunos são obrigados a decorar o nome dos

dois modelos, os dos principais teóricos que contribuíram para sua idealização e os

nomes dos planetas que o compõe, para tirarem boas notas nas provas. A partir

dessas ideias, que se encontram soltas, o professor pode ancorar-se para inserir

novos conceitos, como o de planetas anões e a caracterização atual do sistema

solar, usando o método inicialmente mecânico para dar significados lógicos, que se

estabilizarão na estrutura mental do jovem. Porém, vale ressaltar, que os teóricos

desse modelo de aprendizagem em nenhum momento colocam a aprendizagem

mecânica como predominante sobre a significativa. Pelo contrário, no processo de

ensino, deve-se valorizar a aprendizagem significativa.

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2.1.3 A Avaliação na Aprendizagem Significativa

Embora a avaliação tenha sofrido algumas transformações em relação ao seu

formato inicial, puramente classificatório, que consistia em atribuir notas e determinar

quem estava apto ou não a seguir as próximas etapas do nível de ensino cursado, o

método avaliativo presente nas escolas brasileiras ainda privilegia a aprendizagem

mecânica, cobrando fórmulas e memorizações que rapidamente são esquecidas

pelos discentes, servindo apenas para “medir e examinar” o que se aprendeu. Nesse

modelo os professores fogem completamente dos preceitos da Lei de Diretrizes e

Bases da Educação - LDB, que determinam que os docentes zelem pela

aprendizagem dos alunos e verifiquem o avanço do discente por meio de uma

avaliação contínua e cumulativa, considerando os aspectos qualitativos em relação

aos quantitativos (BRASIL, 1996). Porém, a subjetividade da avaliação é

completamente deixada de lado, e o modelo que deveria estar nos moldes do

construtivismo, retorna aos seguimentos behavioristas, completamente

comportamentalista, que promove a aprendizagem mecânica, marginalizando a

questão dos significados.

No cotidiano escolar a avaliação é muito mais behaviorista do que construtivista e determina largamente as práticas docentes. O contexto (administradores escolares, pais, advogados, a sociedade em geral) exige “provas” de que o aluno “sabe ou não sabe”. Esse tipo de avaliação baseada no sabe ou não sabe, no certo ou errado, no sim ou não, é comportamentalista e geralmente promove a aprendizagem mecânica, pois não entra na questão do significado, da compreensão, da transferência. Se o aluno sabe resolver um problema, sabe definir algo, sabe listar as propriedades de um sistema, está bem mesmo que não tenha entendido o problema, a definição ou o sistema (MOREIRA, 2012, pag. 26).

Para Ausubel (2003), a avaliação deve considerar a análise da compreensão,

formulação de significados e a capacidade de transferir conhecimento a situações

não rotineiras do aprendiz, promovendo situações novas que exijam a transformação

do conhecimento adquirido. Essas situações novas não podem ser entendidas como

um método mecânico, mas deve-se fazer com que a avaliação seja progressiva e

aconteça à medida que o novo conhecimento for se estabilizando na estrutura

mental do aluno, com caráter puramente contínuo e formativo predominando sobre o

somativo. Nesse sentido, a perspectiva Ausubeliana aponta que a avaliação da

12

aprendizagem significativa deve ter o caráter formativo e seja recursivo. Formativa

no sentido de ser um processo contínuo consubstanciado na orientação e regulação,

fornecendo subsídios adequados para que o aluno aprenda, privilegiando a

competência ao invés do desempenho. Recursivo no sentido de permitir que o

aprendiz refaça o que errou quantas vezes for necessário para assimilar o que está

aprendendo, possibilitando que crie um subsunçor forte em sua estrutura cognitiva.

Nesse modelo, o erro não assume caráter punitivo, mas sim como um mecanismo

que, se for mediado, pode colaborar para que a aprendizagem significativa ocorra.

2.2 Conteúdos Relacionados

É evidente a insatisfação dos alunos em relação às aulas tradicionais, nas

quais são utilizadas apenas quadro-negro e giz. Esta situação pode ser

correlacionada ao exposto por Krasilchick (2005), quando esta salienta que a

utilização demasiada da metodologia expositiva nas aulas de ciências, inibe a

participação dos alunos e concentra o processo de ensino e aprendizagem na

pessoa do professor. Também Kawamura e Hosoume (2003), argumentam que as

aulas de física priorizam o ‘quadro e giz’, não se atendo à metodologias que

favoreçam a criatividade e o interesse dos educandos. Isso reforça a necessidade

de aulas que não fiquem só na discussão superficial dos conceitos fundamentais e

com foco na memorização, que não permitem a correta distinção entre o objeto de

estudo da física, que são os fenômenos da natureza e o modelo teórico para

descrevê-lo.

Tais aulas estão focadas na listagem de conceitos, cuja fundamentação é

superficialmente discutida, e de inúmeras fórmulas matemáticas que devem ser

decoradas, como se as mesmas não fossem dedutíveis de algumas relações

fundamentais. Por consequência, a disciplina soa para a maioria dos estudantes

mais como uma aplicação matemática complicada e sem significado prático do que

um conjunto de conceitos fundamentais que, se devidamente articulados, permitem

a modelagem de diversos fenômenos físicos, vários dos quais vivenciados

cotidianamente pelos próprios discentes, tais como os fenômenos astronômicos.

Para que haja melhoria do ensino, é preciso utilizar métodos pedagógicos que

facilitem o aprendizado de conteúdos relevantes. Para isso, o uso da tecnologia se

13

torna inevitável, contribuindo para que o método tradicionalmente expositivo

empregado, que leva o aluno a um processamento unicamente visual das

informações, se torne um processo que permita a aprendizagem significativa.

Segundo a LDB (BRASIL, 1996), as tecnologias aliadas às aulas de ciências, neste

caso à área de Astronomia, prepara o aluno para uma melhor compreensão do

mundo através da ciência. Por meio dessa compreensão da ciência, prepara-se o

aluno para o mercado de trabalho, possibilitando uma aproximação do universo

acadêmico ao mundo do jovem, que muitas vezes se encontram em dimensões

diferentes, sem um elo entre si. A valorização desses mecanismos tecnológicos

pode ser um caminho para essa convergência.

O ensino de modo geral, não tem considerado esta expansão dos recursos tecnológicos, que fazem parte da realidade das pessoas. Nas escolas brasileiras, mesmo naquelas que possuem recursos diversos, o ensino continua sendo tecnicamente conservador. As aulas são previsíveis e pouco atrativas (PINTO, 2009, pag. 15).

Dessa forma, emerge das aulas de Astronomia a necessidade de atividades

que favoreçam o desenvolvimento da linguagem entre o professor e o aluno, e a

construção e assimilação de conceitos que permitam correlacionar a teoria com o

cotidiano, permitindo entender o conhecimento como um processo de construção

permeado pela criatividade e admiração. Assim, usar mecanismos tecnológicos para

instigar os alunos na valorização e no despertar de aspectos afetivos e simbólicos e

não unicamente os racionais, pode ser o caminho para o ensino significativo de

Astronomia no ensino médio (TROGELLO, 2015). Além disso, com a utilização

dessas ferramentas, o professor adentra no universo dessa geração que cresce

junto com a tecnologia, fazendo com que essa familiaridade com os recursos

didáticos utilizados contribua para que o material seja potencialmente significativo.

Dessa maneira, algumas estratégias precisam ser desenvolvidas para aproximar a

realidade tecnológica vivenciada pelo discente com a realidade das aulas oferecidas

na escola, e a simulação computacional é uma ferramenta que pode auxiliar nesse

processo. Na Astronomia, um recurso tecnológico com grande potencial didático é o

Stellarium.

14

O Stellarium é um software gratuito, de código fonte aberto que se constitui

como um objeto virtual5 de aprendizagem com ampla capacidade para explorar

aspectos relacionados à Astronomia (LONGHINI e MENEZES, 2010). Segundo

Valente (1993), na simulação, o aluno pode desenvolver hipóteses, pode testá-las,

analisar os seus resultados, e então refinar os conceitos. Por ser um recurso que

possibilita refazer as observações, o Stellarium contribui para a formação de uma

aprendizagem significativa por não trazer situações problema pré-determinadas,

possibilitando ao professor criar desafios e explorar as diversas ferramentas

contidas no software, motivando o aluno a criar diversas situações de observação

que podem ser compartilhadas com os colegas, motivando a participação de todos.

O programa oferece ferramentas para lidar com as imagens, tais como: estrelas cintilantes; estrelas cadentes; chuvas de meteoros; controle de tempo e zoom; interface em diversos idiomas; projeção olho-de-peixe para redomas de planetários; controle de telescópios, dentre outros. O programa permite que o usuário realize ajustes personalizados, de modo a inserir as coordenadas geográficas do local onde mora ou de onde deseja visualizar o céu. Também possibilita configurá-lo para qualquer data e horário, de modo que se pode adiantar ou voltar no tempo, revelando a configuração do céu de qualquer época (LONGHINI E MENEZES, 2010).

O Stellarium sem dúvidas é um excelente recurso para se ensinar Astronomia

na sala de aula. Os comandos fáceis e as inúmeras informações sobre os astros

existentes em sua memória permitem que se trabalhe com conceitos simples, como

o movimento do Sol e da Lua no céu, até fenômenos e objetos mais complexos

como explosões de supernovas, nebulosas, buracos negros, galáxias, exoplanetas e

os mais novos integrantes do sistema solar, os planetas anões. Com o recurso de

projeção do Stellarium, podemos visualizar de forma perfeita a abóboda celeste do

nosso cosmos, e a partir daí, encontrarmos qualquer astro que já tenha sido

catalogado no céu, resolvendo os problemas relativos à Astronomia de posição com

apenas poucos clicks. No entanto, esse recurso, que é gratuito, muitas vezes passa

despercebido pelos professores nas aulas de Física, Geografia e Ciências, e as

aulas de Astronomia ficam restritas ao livro didático, pois a maioria das escolas

brasileiras não dispõe de instrumentos ópticos eficientes para fazer uma observação

visual. E por falta desses recursos, os professores de Geografia e Ciências pautam

5 Objeto Virtual de Aprendizado é um recurso digital reutilizável que auxilia na aprendizagem de algum conceito e, ao mesmo tempo, estimula o desenvolvimento de capacidades pessoais, como, por exemplo, imaginação e criatividade (SPINELLI, 2007).

15

suas aulas no ensino do sistema solar no ensino fundamental, e os de Física nas

leis de Kepler e na gravitação universal de Newton no ensino médio. De maneira

que mesmo sob as orientações propostas nos parâmetros curriculares nacionais,

que tem o seu eixo temático VI voltado para o ensino da Astronomia, essa ciência é

pouco trabalhada e muito negligenciada na educação básica brasileira.

Inúmeras simulações astronômicas podem ser feitas com o Stellarium, o que

o torna um excelente recurso didático para trabalhar os tópicos de Astronomia

presentes nos PCN’s e colaborar para o renascimento dessa ciência enquanto

disciplina. Embora tenha tido caráter de disciplina no antigo ensino secundário

brasileiro até a década de 40, com as muitas reformas realizadas nas componentes

curriculares nacionais, a Astronomia passou a integrar as disciplinas de Física,

Geografia e Ciências, o que acabou distanciando essa ciência das demais, sendo

até mesmo esquecida por muitos professores. Muitos desses docentes acreditam

que ensinar Astronomia atrapalha o estudo de conteúdos que são cobrados com

mais frequência no vestibular, e outros fogem dessa ciência por não ter recebido o

saber necessário para ministrar aulas sobre esse assunto na academia. Com isso, a

Astronomia está ficando cada vez mais distante do contexto escolar, e buscar

alternativas eficazes para minimizar esse descaso é muito importante. Por isso, esse

trabalho procurou desenvolver um material didático que, aliado às simulações com o

Stellarium, pretende colaborar para a inserção de conceitos astronômicos nas aulas

de Física do ensino médio.

2.3 A Astronomia nos PCN’s

Em 1996, foi aprovada a Lei de Diretrizes e Bases da Educação brasileira e,

dentre outras providências tomadas por essa lei, destacou-se a inserção do ensino

médio como etapa final da educação básica. Com essa inclusão, ficou mantida a

obrigatoriedade desse nível de ensino que tinha sido retirada do texto original da

Constituição Federal pela Emenda Constitucional 14/96. Com isso, essa etapa

passou a integrar o primeiro nível da educação escolar, composta por educação

infantil, ensino fundamental e o ensino médio, sendo que este último “tem por

finalidades desenvolver o educando, assegurar-lhe a formação comum

16

indispensável para o exercício da cidadania e fornecer-lhe meios para progredir no

trabalho e em estudos posteriores” (art. 22, lei n° 9394/96).

Nessa concepção, a Lei nº 9.394/96 muda no cerne a identidade estabelecida para o Ensino Médio contida na referência anterior, a Lei nº 5.692/71, cujo 2º grau se caracterizava por uma dupla função: preparar para o prosseguimento de estudos e habilitar para o exercício de uma profissão técnica (BRASIL, 2000).

Nessa nova identidade, o ensino médio procura trabalhar a formação

humana, buscando desenvolver valores e competências que promovam o

crescimento individual e coletivo da pessoa, aprimorando a sua formação ética e

desenvolvendo a autonomia intelectual e o pensamento crítico. Essas competências

devem permitir ao cidadão continuar seus estudos em níveis mais avançados e

acompanhar as mudanças que caracterizam a produção do nosso tempo. Além

disso, “o ensino médio após a LDB passou a considerar a diversidade do aluno

como elemento essencial a ser tratado para melhoria da qualidade de ensino e

aprendizagem” (BRASIL, 2000). Nesse sentido, cabe ao professor identificar essas

particularidades e montar estratégias que possam colaborar para que essa

especificidade não atrapalhe a aprendizagem.

A LDB no seu artigo 26 trata da composição dos currículos da educação

básica, orientando para que ele seja composto de uma base nacional comum, e por

uma base diversificada que atenda as particularidades de cada unidade de ensino.

O inciso primeiro deste artigo estabelece a obrigatoriedade desses currículos

abrangerem quatro grandes áreas do saber, dentre elas, o conhecimento do mundo

natural e físico (KANTOR, 2012). O estudo dessa área, segundo as Diretrizes

Curriculares Nacionais para Ensino Médio, pretende, dentre outras habilidades e

competências não menos importantes, que o educando reconheça a ciência como

uma construção humana, e aproprie-se dos conhecimentos da Física, da Química e

da Biologia para explicar e intervir no mundo natural. As Diretrizes Curriculares

Nacionais para o Ensino Médio foram criadas em 1998. Regulamenta sobre os

princípios, fundamentos e procedimentos que devem ser observados por cada

unidade de ensino na organização curricular e pedagógica e estabelece que toda a

organização curricular deve ser orientada pelos valores apresentados na LDB

(BRASIL, 1998).

17

As Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, que expressam os princípios gerais e os pressupostos pedagógicos e filosóficos da LDB, estabelecem que, na organização do currículo e em situações de ensino e aprendizagem, deve-se estimular a curiosidade, a investigação e a criatividade do aluno, evitando a simples transmissão dos conteúdos curriculares. A razão dessa iniciativa é que os conteúdos não se encerram em si mesmos, mas devem ser instrumentos para o desenvolvimento de competências, de modo a proporcionar meios para o desenvolvimento intelectual, afetivo e social do educando, objetivo central do ensino médio (KANTOR, 2012, pag.17).

Embora o currículo não envolva apenas conteúdos, mas também as relações

humanas na sociedade, que envolvem questões relativas a gênero, ética e conflitos

entre classes, com a massificação da educação, tornou-se necessário orientar sobre

qual deveriam ser os conteúdos mínimos exigidos no currículo. Nessa perspectiva,

surgiram os Parâmetros Curriculares Nacionais, em 1998, que se apresentam não

como um currículo a seguir-se, mas como subsidio para orientar a escola na

formulação de sua proposta curricular. Os PCN’s trazem não só as disciplinas

básicas que devem compor a grade curricular, mas também alguns temas

transversais que devem ser trabalhados a fim de promover no educando a plena

formação cidadã, fortalecendo assim, o papel social da escola. Com isso, os

Parâmetros Curriculares Nacionais se constituem como a principal referência para o

trabalho docente das diversas áreas do ensino fundamental e médio, tendo como

objetivo central garantir os conhecimentos básicos para o exercício da cidadania

(BRASIL, 1998).

Os PCN’s trabalham os conteúdos relacionados à Astronomia no ensino de

Ciências Naturais no terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental, no eixo

temático “Terra e Universo”. No terceiro ciclo, os conteúdos astronômicos abordados

são voltados para uma concepção de universo com enfoque no sistema Terra – Sol

– Lua, privilegiando atividades de observações diretas que permitam ao educando

construir suas próprias concepções e explicações, até que surja a dúvida, que será o

ponto de partida para o professor estabelecer uma nova interpretação dos

fenômenos observados e incorporar o conhecimento científico atual sobre o

fenômeno descrito. Para isso, o PCN para o ensino fundamental orienta que sejam

realizados trabalhos voltados a observações do movimento do Sol, da Lua e das

estrelas, a fim de promover a percepção da periodicidade desses fenômenos ao

longo do ano. Além disso, essas diretrizes mostram a necessidade da elaboração

de atividades práticas que permitam a localização espacial a partir das observações

18

dos astros como, por exemplo, a construção de um relógio de Sol6, que possibilita

identificar os pontos cardeais e os colaterais pela sombra projetada por uma haste

fixada ao solo durante boa parte do ano. Com isso, espera-se que o estudo do tema

Terra e Universo no terceiro ciclo possibilite aos educandos “chegarem ao quarto

ciclo concebendo o Universo sem fronteiras, onde está o sistema Terra – Sol – Lua”

(BRASIL, 1998).

No quarto ciclo, o PCN orienta que se comece a trabalhar a compreensão dos

fenômenos mais distantes no tempo e no espaço, por exemplo, as referências de

distância entre os astros, o conceito qualitativo da força gravitacional, a estrutura das

galáxias e os modelos de Universo. É recomendado também que as observações

diretas continuem, e possibilitem ao discente ao longo do ano identificar algumas

constelações no céu e os planetas visíveis a olho nu. Nesse ciclo, segundo o PCN, é

necessário trabalhar o significado histórico da troca do modelo geocêntrico pelo

heliocêntrico para o pensamento ocidental, de maneira que o estudo sobre o sistema

solar não fique restrito apenas a posição dos astros no céu, mas mostre também

que o desenvolvimento desse modelo provocou profundas mudanças históricas e

sociais durante os séculos XVI e XVII. Propõe-se ainda uma valorização da

contribuição astronômica para o progresso tecnológico da humanidade, fruto do

acúmulo de conhecimento e embates de ideias promovidos pela Astronomia.

Também é proposto o estudo das estações do ano, relacionando-as com a diferença de iluminação a que estão submetidos os dois hemisférios terrestres no decorrer do ano. Em todo esse estudo, deve-se novamente considerar os conhecimentos que a humanidade apresentava em cada época, valorizando as explicações de outrora e lembrando que elas foram construídas dentro de circunstâncias históricas, sociais e tecnológicas que não permitiam as explicações atuais, destacando que o avanço da tecnologia ligada às observações e coleta de dados teve enorme influência no desenvolvimento da Astronomia (KANTOR, 2012, pag. 18).

A Astronomia também faz parte das orientações curriculares para o ensino

médio. Com a complementação dos PCNEM pelo PCN+ ensino médio, em 2002,

6 O relógio de Sol pode ser uma haste vertical bem reta fixada no chão liso, horizontal e a céu aberto, que projeta sombras diferentes nas várias horas do dia. Marcando o comprimento dessas sombras, os alunos podem elaborar explicações para o tamanho e a direção delas, compreendendo melhor a trajetória do Sol, marcando o nascente (ponto Leste), o poente (ponto Oeste) e o Norte-Sul pela perpendicular que faz a menor sombra a do meio-dia, em relação à reta Leste-Oeste. Por conta dos fusos horários, das convenções dentro do país e do horário de verão, o meio-dia oficial nem sempre corresponde com exatidão ao meio-dia observado (BRASIL, 1998).

19

tópicos de Astronomia e Cosmologia foram inseridos na área de Ciências da

Natureza, Matemática e suas Tecnologias, no tema VI “Universo, Terra e Vida”.

Embora não especifique o nome da disciplina onde devam ser ensinados esses

tópicos, as suas unidades temáticas sugerem que estes se insiram na disciplina de

Física. Ao propor o estudo das temáticas “Terra e Sistema Solar, O universo e Sua

Origem e Compreensão Humana do Universo”, tópicos relacionados à disciplina de

Física como as interações gravitacionais; o movimento da Terra, da Lua e do Sol;

ordem de grandezas astronômicas e os principais modelos explicativos da origem e

constituição do Universo são especificados. A terceira unidade temática

“Compreensão Humana do Universo” traz um enfoque mais filosófico e cultural dos

modelos do Universo, ao invés da característica mais científica abordada no ensino

fundamental e nas duas primeiras temáticas do tema VI do PCN+ ensino médio.

Essa abordagem é indicada para proporcionar aos educandos a visão cosmológica da ciência atual para que eles se situem temporal e especialmente no universo e compreendam as condições necessárias para o surgimento e evolução da vida na Terra. Mas seria, de acordo com tal texto, necessário que essa apresentação não se resumisse apenas às condições ambientais necessárias para a existência de vida e, em especial, à vida humana, sendo também importante discutir as implicações filosóficas decorrentes da existência da vida, colocando em evidência as relações que se estabeleceram entre Ciência e Filosofia no decorrer da história humana (KANTOR, 2012, pag.19).

É importante salientar que tanto o PCN+ quanto o PCN trazem alguns

aspectos de suma importância ao ensino de Astronomia, assumindo que este não

seja apenas um conteúdo informativo e sim uma ferramenta que induza o aluno a

pensar e agir em meio a seu cotidiano. No entanto, é necessário que se entenda a

Astronomia não como um conteúdo isolado ou mais uma disciplina da grade, mas

como parte das disciplinas de Ciências no Ensino Fundamental e da Física no

ensino médio (KANTOR, 2012). Nessa perspectiva, dentre vários outros aspectos

sugeridos, o PCN e PCN+ ressaltam a importância do ensino de Astronomia voltado

para a formação cidadã do aluno, buscando alternativas para que esse discente se

situe no mundo utilizando o pensamento cientifico como uma ferramenta cognitiva.

20

Capítulo 3

Metodologia

A sequência de ensino aprendizado “O uso do Stellarium como Estratégia

para o Ensino de Astronomia” foi elaborada com o objetivo de inserir conceitos de

Astronomia nas aulas de Física do ensino médio numa escola da rede pública de

ensino do estado de Mato Grosso. Para isso, foram elaborados alguns materiais e

desenvolvidas algumas estratégias para alcançar o objetivo geral proposto. A seguir,

tem-se uma breve explanação das principais etapas realizadas para elaborar a

sequência e promover a sua aplicação.

Motivação: nessa etapa, procurou-se trabalhar a motivação dos educandos

do ensino médio para participarem do projeto de ensino de Astronomia que foi

desenvolvido para aplicação dessa sequência. Para tal, foram realizadas palestras

no auditório da instituição, observações utilizando um telescópio refletor de 11’’,

observações do céu a olho nu e discussões dos fenômenos observados durante os

encontros.

Concepções iniciais: Antes de iniciar a confecção da sequência, foi

elaborado um questionário de concepções iniciais, que se encontra no apêndice 1

deste trabalho, contendo questões abertas sobre alguns conceitos astronômicos que

devem ser ensinados nas aulas de ciências do ensino fundamental segundo os

PCN’s, tais como: aspectos das fases da Lua, o movimento do Sol no céu, o sistema

solar e as estrelas. A finalidade desse questionário foi verificar os conhecimentos

prévios dos discentes e analisar os principais subsunçores presentes em sua

estrutura cognitiva referentes à Astronomia. O questionário continha ainda algumas

perguntas com o objetivo saber o que eles gostariam de estudar em Astronomia e se

conheciam algum software que simulava fenômenos astronômicos.

Confecção da sequência: Com base nos dados obtidos após a análise do

questionário de concepções iniciais, iniciou-se a elaboração da sequência didática.

Nessa etapa foram escritos três textos de apoio para servir de organizadores prévios

durante a aplicação da sequência, já que ficou explícita a falta de subsunçores para

aprender alguns fenômenos que se pretendiam ensinar nas aulas com o software.

Além disso, foi confeccionado um manual contendo os principais comandos e

funções do programa, a fim de proporcionar os saberes técnicos necessários para

21

utilizar o aplicativo durante a resolução das atividades de simulação, que também

foram preparadas durante essa etapa.

Aplicação da sequência: Com todas as atividades e textos de apoio

montados, começou a fase de aplicação da sequência, que se iniciou com uma

conversa e uma aula expositiva sobre conceitos básicos de Astronomia utilizando o

Stellarium, continuando com mais quatro encontros no laboratório de informática da

instituição com a realização de aulas expositivas e simulações contemplando

aspectos do sistema solar, do ciclo evolutivo das estrelas e um estudo específico do

fenômeno das fases da Lua.

Avaliação: durante toda a aplicação da sequência, ao final de cada atividade,

o aluno poderia julgar se aquela atividade de fato lhe proporcionou uma melhora

significativa no seu aprendizado sobre o tópico estudado. Com isso, foi possível

identificar quais mecanismos da sequência necessitavam de mudança e os pontos

positivos apontados. Além disso, a avaliação levou em consideração as observações

registradas durante as aulas e a resolução das atividades. Por fim, no término da

sequência, foi aplicado um segundo questionário para verificar qualitativamente e

quantitativamente se essa estratégia surtiu ou não resultado no aprendizado deles.

Nos tópicos seguintes deste capítulo, serão apresentadas as principais

atividades desenvolvidas em cada etapa dessa sequência de ensino e

aprendizagem. Embora elas não mostrem integralmente o trabalho realizado ao

longo dos quatro meses do primeiro semestre de 2016 em que esse projeto foi

realizado, ainda assim elas demonstram parcialmente como se construiu o processo

de elaboração de material didático, as atividades práticas realizadas e os

mecanismos de avaliação aplicados durante esse projeto.

3.1. Motivação

A primeira etapa consistiu em divulgar o projeto buscando conseguir alunos

para participar de suas atividades. Embora a Astronomia em si seja um atrativo no

ensino, o fato de ser um professor recém-chegado na escola e do projeto ser

executado no contra turno acabaram tornando essa etapa essencial para o

recrutamento de alunos voluntários. O termo “voluntário” foi empregado por que

muitos dos 20 alunos que participaram do projeto não integravam as turmas em que

22

as aulas de Física eram ministradas por mim. Além disso, não foi ofertada nota nem

qualquer outra forma de recompensa, se não o próprio conhecimento, para a

participação.

A etapa de motivação começou no dia 08/04/2016 com uma palestra,

ministrada por mim, em comemoração ao dia Internacional da Astronomia intitulada

“Conhecendo o Céu”7, promovido pelo Clube de Astronomia (CAPEL) do Instituto

Federal de Mato Grosso, no auditório do campus Pontes e Lacerda. Para participar

da palestra, foram convidados alunos da Licenciatura Plena em Física e do ensino

médio integrado ao ensino médio dos cursos de controle ambiental, informática e

administração. Nessa palestra foram mostradas algumas curiosidades astronômicas

e foi feita uma breve discussão de conceitos relacionados à cosmologia. Essa ação

também possibilitou informar sobre o projeto que iria iniciar-se no campus e as

condições para participar do mesmo. Dando continuidade ao processo de

divulgação, convidamos os alunos do nível médio para participarem de três eventos

de observação do céu utilizando um telescópio, que seriam promovidos pelos

professores de Física da instituição. Esses eventos foram dispostos da seguinte

maneira:

Observação da Lua no dia 19/04/2016 a partir das 19 h.

Observações da Lua, Júpiter e Saturno no dia 18/05/2016 a partir das 19 h.

Observações do Sol no período matutino; Saturno, em seu perigeu, e de

Marte no dia 03/06/2016 a partir das 19 h.

Na primeira observação da Lua, utilizou-se o telescópio da instituição e

durante as observações, que também foram estendidas ao público do nível superior,

foram feitas explanações sobre o aspecto de fases da Lua e de seu movimento em

torno da Terra. As reações do público foram diversas. Muitos não acreditavam e

outros repetiam as observações várias vezes a fim de contemplar o astro e verificar

o seu relevo, uma vez que o telescópio utilizado tem um alcance que permite

identificar diversas crateras na superfície lunar. A partir do segundo evento de

observação, começamos a utilizar os recursos do Stellarium para projetar a imagem

do astro observado na parede do laboratório de Física. Dessa maneira, quando

surgiam algumas perguntas, por exemplo, sobre a distância dos planetas em relação

à Terra ou como seriam as luas dos planetas observados, utilizávamos a simulação

7 Informações sobre a palestra no link: https://www.youtube.com/watch?v=p8mQ2kmhJ80

23

para dar um aspecto mais visual às justificativas sobre o fenômeno questionado.

Durante as observações do Sol, figura 3.1B, orientamos sobre a necessidade de

utilizar um filtro protetor. Esses filtros evitam a queimadura de células visuais que

podem provocar patologias irreversíveis ao olho humano.

Figura 3.1: Algumas imagens das atividades de divulgação desenvolvidas no campus, 1A – Verificação do alcance do telescópio refletor utilizado; 1B – observação do Sol e das manchas solares. 1C – Divulgação da palestra “Conhecendo o Céu”. 1D – Início das observações de Saturno e Marte. Fonte: Acervo do autor.

Em todos os eventos de observação ilustrados na figura 3.1, falávamos que

iríamos aplicar uma sequência de ensino aprendizagem para sanar algumas dúvidas

apresentadas sobre os astros, e com isso os alunos começaram a questionar

quando seria este início. A partir daí, iniciou-se a fase de captação de voluntários

para participar do projeto. Isso foi feito com ajuda dos professores das diferentes

áreas de ensino que passaram uma lista nas turmas do ensino médio a fim de

verificar o número de alunos que realmente se interessariam a frequentar as aulas

no período vespertino e, surpreendentemente, 39 alunos se mostraram dispostos a

assisti-las. Como o único tempo livre era o turno vespertino, foi dada preferência aos

alunos do turno matutino, preenchendo assim as 20 vagas com alunos do primeiro,

segundo e terceiro ano do ensino médio. Foram escolhidos apenas 20 alunos

24

porque no laboratório só existem 20 máquinas em pleno funcionamento e uma

experiência prévia mostrou que esta exigência era realmente necessária.

3.2 Concepções Iniciais

Sendo o conhecimento prévio do aluno um fator determinante para a

aprendizagem significativa, e sendo o objetivo central deste trabalho produzir um

material potencialmente significativo para o ensino de Astronomia no ensino médio,

essa etapa teve o objetivo de identificar qual o conhecimento de Astronomia o

discente trazia consigo. Para isso, foi elaborado um questionário de concepções

iniciais contendo questões abertas que exploravam conceitos do sistema Terra – Sol

– Lua proposto no eixo temático “Terra e Universo” do PCN para ensino

fundamental. Escolheu-se está vertente por acreditarmos que os alunos já teriam

vivenciado esses conceitos dentro das aulas de ciências no ensino fundamental, e

assim, seria mais fácil identificar os subsunçores, caso existissem em sua estrutura

cognitiva. Além disso, o questionário de concepções iniciais buscou verificar há

quanto tempo esses educandos tinham estudado temas relacionados à Astronomia

e em qual disciplina, com a finalidade de verificar qual a importância que os

professores do ensino fundamental deram a esse tópico.

Aspectos sociais também foram pesquisados no questionário. Com isso, foi

possível obter algumas informações relevantes como, por exemplo, o número de

alunos que tinham computadores em sua residência e quais possuíam celulares com

acesso a redes sociais, isso foi importante na montagem do grupo de whatsapp para

passar algumas. Informações necessárias no decorrer das atividades da sequência

e no envio de exercícios e textos no e-mail que foi criado. Os questionários foram

aplicados durante a última semana de maio de 2016 e, ao invés de aplicá-lo apenas

aos alunos que tinham mostrado interesse em participar do produto, resolvemos

aplicar para todas as turmas de primeiro ano, duas turmas de segundo ano e duas

turmas de terceiro. Com isso, obtivemos 130 questionários que se tornaram o cerne

dessa sequência.

Por meio deles foi possível identificar quais subsunçores se encontravam

presentes na estrutura cognitiva dos educandos e como deveriam ser elaborados os

organizadores prévios para estabelecer a ponte entre o novo conhecimento e o já

25

existente na estrutura mental deles. O questionário de concepções iniciais também

serviu de parâmetro para a avaliação final, pois as informações obtidas puderam ser

confrontadas com o questionário de “concepções finais” aplicado ao término da

sequência de ensino e aprendizagem, possibilitando criar gráficos e extrair algumas

informações que ajudaram a avaliar se de fato a estratégia adotada auxiliou na

aprendizagem significativa ou se estabeleceu mais um processo mecânico. Outro

ponto relevante apontado pelos questionários foi saber o que os alunos gostariam de

estudar dentro da Astronomia, permitindo trabalhar a predisposição do aluno em

aprender. Porém, vale salientar que isso não pode ser literal. O professor tem que

organizar o conteúdo de forma lógica, pensando na melhor maneira de potencializar

o material para uma aprendizagem significativa, e haverá determinados momentos

em que aquilo que se deve ensinar pode não ser de interesse do aluno, mas isso

não pode e nem deve influenciar na escolha do conteúdo que realmente é

necessário.

3.3 Confecção da Sequência

A sequência de ensino aprendizagem “O uso do Stellarium como Estratégia

para o Ensino de Astronomia” foi elaborada com base nas informações adquiridas

com o questionário de concepções iniciais, e tem a finalidade de ser um material

potencialmente significativo no processo de construção do conhecimento de tópicos

de Astronomia no ensino médio. É composta por três textos de apoio, quatro

atividades práticas e um manual contendo as principais funções do software utilizado

para fazer as simulações, o Stellarium. A organização desse material e a função de

cada um no processo de construção da sequência são explanadas a seguir.

3.3.1 Textos de Apoio e Atividades Práticas

Os textos de apoio confeccionados nessa sequência constituem-se como

organizadores prévios no processo de ensino aprendizagem. Eles foram elaborados

com base nas informações obtidas com a aplicação do questionário de concepções

iniciais e se configuram como uma importante ferramenta para aquisição de novos

subsunçores pelos educandos. O texto de apoio I, intitulado “Conhecendo a Lua”, foi

26

confeccionado para trabalhar com os aspectos de fases da Lua, o movimento desse

satélite em torno da Terra, a atmosfera lunar, a composição do solo lunar, as

viagens do homem à Lua e a origem do nosso astro mais próximo. Ao final desse

texto encontra-se uma atividade prática cuja resolução é voltada às simulações com

o software livre Stellarium. Essas atividades abordam questionamentos sobre as

fases da Lua, distância do nosso satélite natural em relação a Terra, as diferentes

magnitudes da Lua ao longo do mês e a confecção de um calendário lunar utilizando

o recurso de simulações.

No texto de apoio II, “Conhecendo o Sol e o Sistema Solar” são abordados

aspectos conceituais sobre o Sol e a nova classificação do sistema solar que

ocorreu após descobertas recentes de corpos celestes conhecidos como planetas

anões. O texto se inicia com uma breve explanação sobre o significado do Sol para

algumas civilizações antigas, trazendo informações sobre a sua influência para a

origem da Astronomia, a luminosidade emitida por ele, o processo de fusão nuclear

em seu interior e um estudo sobre as camadas que o compõe, como: a coroa solar,

a cromosfera, fotosfera e as zonas convectiva, radiativa e de transição. Em seguida,

começa o estudo dos planetas do sistema solar, abordando as principais

características de cada um deles e a inserção dos quatro novos planetas anões e o

rebaixamento de Plutão a essa categoria em 2006. Ainda sobre o sistema solar, o

texto faz referências ao cinturão de asteroides localizado entre as órbitas de Marte e

Júpiter, e do cinturão de Kuiper situado além de Netuno. Ao término, o leitor

encontra a atividade prática II que trabalha simulações voltadas para o sistema

solar, dando ênfase ao estudo da localização dos corpos celestes, do movimento

aparente do Sol no céu, das distâncias entre os astros e de outros conceitos

importantes para a compreensão do movimento dos planetas e demais corpos que

constituem o sistema solar.

O texto de apoio III, que explana sobre “O Ciclo Evolutivo das Estrelas”, foi

confeccionado para “atender” às solicitações dos educandos. Embora já fosse objeto

de estudo dessa sequência, esse tema foi o mais solicitado quando perguntados

sobre “o que gostariam de estudar em Astronomia”, no questionário de concepções

iniciais aplicado. Como esse tema exige um conhecimento astronômico mais

refinado, na confecção do texto tivemos uma preocupação em trabalhar o processo

de fusão nuclear que ocorre no interior das estrelas, como ocorre a formação de

uma estrela a partir de uma nebulosa (nuvem molecular) e demos ênfase ao estudo

27

do diagrama Hertzsprung-Russel, mostrando aos discentes que a maior parte da

vida de uma estrela se passa na sequência principal desse gráfico. Na sequência do

texto, foi trabalhada a fase final da vida de uma estrela e como a massa inicial da

protoestrela determina o seu fim. Ao longo de todo o texto o aluno encontra imagens

reais e outras ilustrativas que tem a função de resgatar algum subsunçor na forma

de símbolo que tenha apreendido em alguma época do seu estudo ou de sua vida.

Assim como os demais, no final do texto o educando encontra uma série de

atividades de simulação com Stellarium abordando o estudo das estrelas e do

espaço profundo.

3.3.2 Manual do Stellarium e Instalação do Software

O manual contendo os principais comandos e funções do Stellarium foi

confeccionado com o objetivo de otimizar o tempo de familiaridade com o Software

pelos educandos. Embora seja um programa com comandos simples, o uso das

teclas de atalho e de algumas funções o potencializa ainda mais como uma

ferramenta educativa para o ensino de Astronomia. Nesse manual, o leitor encontra

informações relativas a cada janela da barra de menu vertical e horizontal do

programa, além de uma tabela contendo os símbolos, suas teclas de atalho e a

função que cada uma exerce na memória do software. Com isso, ferramentas como

a função “projeção”, pouco utilizada pela maioria dos navegadores desse programa

pode ser descoberta e utilizada para trabalhar os variados problemas da Astronomia

de posição. O manual traz ainda informações sobre importantes ferramentas da

barra de menu horizontal, que dentre outras funções tem o controle do tempo, que

permite simular fenômenos que ocorreram há séculos e prever outros que ainda irão

acontecer, como o próximo perigeu de Plutão. Além disso, uma tabela contendo

teclas de atalho adicionais mostra os comandos de zoom, centralizar objeto, linhas

imaginárias e acelerar a passagem do tempo em horas, dias e semanas.

Mesmo sendo um software livre, o Stellarium é pouco conhecido no universo

escolar, o que acaba impedindo que muitos educandos usufruam desse recurso

durante as aulas de Física ou nas horas vagas na escola. Como esse programa

constitui-se na principal ferramenta explorada na sequência, observamos a

necessidade de instalá-lo nas máquinas do laboratório de informática n° 39 da

28

instituição. Esse laboratório foi escolhido por ser menos utilizado pelos professores e

alunos da área técnica do campus e possuir o recurso de multimídia composto por

home theater e data show instalados, o que é excelente para projetar as simulações

com o software e assistir vídeos. O processo de instalação do software foi rápido, na

penúltima semana do mês de maio, com a colaboração da equipe de técnicos em TI

do campus, baixamos o software na plataforma < www.stellarium.org/pt/> e o

instalamos nas 22 máquinas que compõe o laboratório.

3.4 Aplicação da sequência

Terminada a fase de confecção da sequência de ensino aprendizado iniciou-

se a fase de aplicação. Para conclusão desta etapa, foram necessários seis

encontros, sendo o primeiro utilizado para aplicação do questionário de concepções

iniciais – que serviu de base para a elaboração do material didático – e os demais

foram destinados às aulas expositivas e às simulações com Stellarium propostas

durante a aplicação da sequência. Esses encontros tinham duração de duas horas,

sendo dividido em duas aulas de cinquenta minutos e um intervalo de vinte minutos

cada, exceto, o primeiro e o último encontro que tiveram duração de cinquenta

minutos, pois foram destinados à aplicação dos questionários de concepções iniciais

e finais. A tabela 3.1 mostra as atividades promovidas em cada encontro, bem como

a data e hora de sua realização.

Quadro 1 – Cronograma com as principais atividades realizadas durante a sequência de ensino aprendizado “O Stellarium como Estratégia para o Ensino de Astronomia”.

AULAS DATA/HORA RECURSOS UTILIZADOS DURAÇÃO

1°aula 23/05/2016 à 27/05/2016.

Aplicação do questionário de concepções iniciais sobre conhecimentos de Astronomia.

50 min.

2° aula 21/06/2016 Início: 14 H

Aula expositiva com Datashow abordando marcos históricos e aspectos conceituais da Astronomia.

35 min.

Vídeo sobre a teoria do Big Bang e debate com a turma.

15 min.

Atividade prática I com os comandos do Stellarium utilizando o manual do Stellarium

50 min.

29

disponibilizado no apêndice 2 deste trabalho.

3° aula 24/06/2016 Início: 14 H

Vídeo sobre as fases da Lua e discussões. 15 min.

Aula expositiva e debate sobre os aspectos abordados no texto de apoio I.

35 min.

Atividade prática II. 50 min.

4° aula 28/06/2016 Início: 14 H

Aula expositiva (apresentação de trabalho em grupo) e debate sobre os aspectos abordados no texto de apoio II.

50 min

Atividade prática III. 50 min.

5° aula 30/07/2016 Início: 14 H

Aula expositiva e debate sobre os aspectos abordados no texto de apoio III.

50 min.

Atividade prática IV 50 min.

6°aula 05/07/2016 Início: 14 H

Aplicação do questionário de concepções finais sobre conhecimentos de Astronomia.

50 min.

3.5 Avaliação

A avaliação da aprendizagem nessa sequência foi feita mediante análise dos

questionários de concepções inicial e final, pela observação das atividades

realizadas durante todo o período de aplicação da sequência e por meio da análise

dos conceitos apresentados pelos alunos durante as discussões. Para isso, ao final

de cada atividade, eram recolhidos os cadernos de questões para serem corrigidos e

devolvidos na aula seguinte. Isso permitiu identificar erros conceituais e dificuldades

com os comandos do software durante as simulações. Ao devolver os cadernos com

os apontamentos de erros e acertos, dava-se um tempo para os alunos refazerem

as atividades com mediação do professor, que algumas vezes fazia uma revisão da

parte conceitual na lousa ou utilizava o recurso de projeção para solucionar as

dificuldades relacionadas às funções do programa. Com isso, o método de avaliação

permitiu a recursividade nas atividades, satisfazendo um dos requisitos apontados

na avaliação da aprendizagem significativa segundo Ausubel. Nessa perspectiva, os

erros detectados com a análise das atividades servem de ponto de partida para

inserção de novos conhecimentos e estratégias para solucionar os problemas, não

tendo sido usado para punir o aluno.

30

Outro método utilizado durante as aulas foi pedir para os alunos explicarem

aquilo que aprenderam. Para isso, no decorrer das discussões, uma problemática

era estabelecida e solicitava-se que algum integrante da turma tentasse solucionar o

questionamento feito pelo professor. Esse integrante fazia uma breve explanação da

parte conceitual do fenômeno e depois mostrava a combinação de comandos

utilizados para simular o evento. Com isso, foi possível avaliar se o educando era

capaz de externar o conhecimento adquirido com as aulas expositivas e os recursos

de simulação. Embora seja mais trabalhosa, essa estratégia permite verificar como o

subsunçor se apresenta na estrutura cognitiva do aluno, pois se o educando

apresentar dificuldades com a parte conceitual implica que o mesmo não possui um

conhecimento estabilizado em sua mente, o que exige uma revisão do conteúdo

proposto ou até mesmo uma mudança na metodologia usada.

Ao longo das aulas, também desenvolvemos diversos momentos de

discussões sobre alguns vídeos que foram mostrados no início do segundo e

terceiro encontros. Esses vídeos serviram de tema norteador para o início das

atividades dessas aulas. Nesses diálogos, era possível notar como cada aluno

posicionava-se frente aos assuntos propostos. A partir daí, eram feitos alguns

registros da fala desses educandos, por meio de filmagem, que serviram para

modificar alguns aspectos da sequência durante a aplicação. Além disso, foi

possível observar que alguns questionamentos dos jovens fugiam dos conteúdos

propostos na sequência o que nos motivou a criar um grupo numa rede social e um

e-mail para turma, com a finalidade de continuar essas discussões e enviar materiais

que pudessem orientá-los durante esses debates “virtuais”. Esse mecanismo

também foi encarado como passível de avaliação, uma vez que, com a participação

do professor, havia a possibilidade de mediar os debates e avaliar se as diversas

proposições colocadas pelos alunos estavam de acordo com o saber científico a

respeito do fenômeno.

Por fim, aplicamos um questionário de concepções finais que também pode

ser chamado de pós-teste, não no sentido de um exame com caráter puramente

mecânico, mas como um complemento para as observações e a análise das

miniapresentações realizadas pelos discentes durante as aulas. Nesse questionário

foram elaboradas questões de Astronomia direcionadas aos conceitos do sistema

Terra – Sol – Lua e do ciclo evolutivo das estrelas, além de perguntas sobre a

sequência em si, por exemplo: Qual o conhecimento proporcionado com as

31

atividades de simulação? O Stellarium foi um facilitador no entendimento da

Astronomia? Dentre outros questionamentos que buscavam evidências da

aprendizagem significativa. Ao contrário do método mecânico, na aprendizagem

significativa devemos buscar evidências de sua ocorrência, e isso exige estratégias

de observações mais sérias, que mostrem de fato a realidade do processo como um

todo, evitando usar o recurso do certo ou errado como predominante para a

avaliação do conhecimento.

32

Capítulo 4

Resultados

Esta seção é dedicada à análise dos resultados obtidos com as diferentes

estratégias de avaliação que desenvolvemos e ao relato das principais experiências

adquiridas durante as aulas expositivas da sequência de ensino aprendizagem

proposta. Para isso, foram explorados os dados dos questionários de concepções

iniciais e finais e das atividades realizadas no decorrer da aplicação da proposta de

ensino, bem como das principais observações dos aspectos conceituais externados

pelos alunos. É importante frisar que o questionário de concepções iniciais foi o

cerne para elaboração do material didático, e por isso ele foi aplicado com

antecedência de aproximadamente um mês em relação ao início das atividades no

laboratório de informática. Como eles foram aplicados para diferentes turmas do

ensino médio, resolvemos tabular os dados de todos no sentido de avaliar o quanto

o ensino de Astronomia estava presente ou não na estrutura cognitiva desses

jovens. Já as observações dos demais questionários e atividades foram utilizados

para verificar se a estratégia proporcionou uma aprendizagem significativa ou

meramente mecânica para o grupo dos vinte alunos que participaram da aplicação

da sequência, que foram destacados após início da sequência de ensino.

4.1 Resultados dos Questionários de Concepções Iniciais

O questionário de concepções iniciais foi aplicado para 130 alunos dos três

níveis do ensino médio de uma escola pública do oeste mato-grossense, sendo 44

do primeiro ano, 48 do segundo e 38 do terceiro. Os alunos que participaram da

aplicação da sequência saíram desse grupo, já que a resolução do questionário foi

uma das condições que estabelecemos como critério de inserção no projeto, além

da disponibilidade de horário. Com esses resultados, construímos o material didático

que se encontra no apêndice 1 deste trabalho e pudemos usá-los para identificar

aspectos da aprendizagem significativa quando os seus resultados foram somados

aos obtidos com as demais atividades realizadas e suas respectivas análises. Nessa

subseção, serão discutidas algumas respostas dos educandos às questões do pré-

33

teste. Essas respostas foram avaliadas e confrontadas, em alguns casos, com

posições teóricas que manifestam opiniões a respeito da abordagem. Também

usamos as informações coletadas para montarmos gráficos que ilustram o

entendimento de alguns resultados e possibilitam fazer correlações entre as

questões, a fim de encontrar alguns fatores determinantes para tal resultado.

4.1.1 Acesso aos Recursos Computacionais

A primeira pergunta do questionário procurou verificar o acesso dos jovens

pesquisados às tecnologias da informação e comunicação. Para isso, eles

responderam perguntas à respeito dos principais recursos computacionais que

possuíam: se tinham acesso à internet e se utilizavam esses recursos como apoio

ao ensino. Os resultados obtidos a partir desses questionamentos encontram-se no

gráfico 4.1.

Gráfico 4.1: Informações de como os educandos pesquisados estão inseridos no universo da TIC's.

A análise desse gráfico mostra o quanto as TIC’s estão inseridas na vida dos

jovens. Como se pode notar, todos os alunos pesquisados nessa escola possuem

acesso à internet, seja em casa ou na escola. Porém, uma observação faz-se

necessária. Enquanto o maior percentual de acesso à internet é na escola, que

130

57

117

130

114

94

0

73

13

0

16

36

0

20

40

60

80

100

120

140

Acesso à

internet.

Uso os

recursos das

TIC's como

apoio ao

ensino.

Acesso à

internet em

casa.

Acesso à

internet na

escola.

Possui

celular com

acesso às

redes

sociais.

Usa o celular

na escola.

N°

de

Alu

no

s

Sim

Não

34

oferece a esses discentes pleno uso desse recurso, a segunda coluna, da esquerda

para a direita, aponta que apenas 44% dos pesquisados utilizam esse instrumento

como apoio ao ensino. Isso permite constatar que embora exista a oferta de internet

gratuita dentro da unidade escolar, a mesma está sendo usada para outros fins que

não são educacionais. Com isso, o propósito educacional das TIC’s parece não ser

cumprido e a sua potencialidade como ferramenta de universalização da educação

fica diminuída.

Outro fato importante é que 88% destes discentes possuem aparelhos de

celular ou smartphones com acesso às redes sociais e 72% usam o celular na

escola. Isso, mais o número acima, evidencia que essa ferramenta está se

caracterizando como recurso de lazer para os alunos dessa escola e não como um

instrumento pedagógico. Segundo Rischbieter (2009), a escola deve explorar os

recursos de pesquisa e transporte de bens culturais oferecidos pelo celular. Saber

usar essa tecnologia é considerar o sujeito na sua dimensão integral. No entanto,

essa reflexão deve ser feita com cuidado, como mostrado no gráfico 4.1. Dos alunos

que responderam o questionário 66,15% não consideram essa ferramenta como

meio de promoção do conhecimento. Vale ressaltar também, a importância do

professor nesse processo de reconhecimento da tecnologia durante o processo de

ensino. Nesse sentido, no decorrer da aplicação da sequência de ensino e

aprendizagem, criamos um grupo de whatsapp que muito nos auxiliou nessa etapa,

pois, por meio dele promovíamos discussões e atividades sobre Astronomia, o que

permitiu estender os assuntos explanados em sala, otimizando o tempo e servindo

de processo de avaliação da aprendizagem, já que em muitos debates os alunos

faziam exposição de conceitos importantes de Astronomia.

Embora os dados do Gráfico 4.1 revelem o contato destes alunos com o

mundo tecnológico, parece que os softwares educacionais são uma realidade

distante da vivenciada por esses jovens. Informações do gráfico 4.2 mostram que

praticamente todos os alunos desconhecem essa ferramenta de ensino. Dos 130

alunos que fizeram o pré-teste, apenas 17 deles afirmaram conhecer algum software

educativo, sendo que destes, somente 3 citaram o Stellarium. Os demais citaram o

Google Earth8, Carta Celeste9 e a plataforma Phet10 colorado. Isso mostra que esse

8 Google Earth é um programa que apresenta um modelo tridimensional do globo terrestre. 9 Carta Celeste é um aplicativo de celular que mostra um mapa informativo dos astros; bastando para tal, apontar o celular na direção do objeto desejado.

35

recurso não deve ser utilizado pelos professores dessa escola como estratégia de

ensino. Talvez isso explique o fato da maioria dos discentes pesquisados usarem

seus recursos tecnológicos para coisas que não são ligadas ao ensino.

Gráfico 4.2: Resultados das perguntas relativas ao uso de softwares educacionais pelos discentes.

Segundo Serafim e Souza (2011), é importante que o professor se aproprie

das TIC’s para que esses recursos sejam sistematizados à sua prática docente,

ressaltando que a mediação e aplicação dos recursos tecnológicos na sala de aula

pelo professor dependem de como ele entende esse processo de transformação que

o mundo e a escola estão sofrendo. De como ele se sente em relação a essas

transformações, se ele julga essa inserção como algo positivo ou se sente

incomodado em relação a essa nova realidade. Nessa perspectiva, o uso do

software Stellarium possibilitou inserir esse tipo de material didático na vivência dos

vinte educandos que frequentaram as aulas e aos demais alunos que foram de

forma indireta influenciados por eles, uma vez que nesse período foi comum

observar os alunos comentando com seus colegas sobre as atividades que

realizavam nas aulas de Astronomia que ofertamos.

10 Phet Colorado é uma plataforma interativa que cria simulações gratuitas de Matemática e Ciências.

177 3

113123 127

0

20

40

60

80

100

120

140

Conhece software

educacional.

Conhece software tipo

planetário.

Citou o Stellarium

N°

de

alu

no

s.

Conhecimento sobre softwares educativos

Sim

Não

36

4.1.2. As principais disciplinas que ofertaram tópicos de Astronomia

Também fizemos questionamentos mais particulares, que visaram estimar a

quanto tempo os discentes estudaram o conteúdo de Astronomia, assim como

verificar em qual disciplina a oferta desses conteúdos ocorreram com maior

frequência. Os dois gráficos a seguir trazem informações dos resultados obtidos com

esses questionamentos e uma breve discussão das observações que julgamos mais

relevantes para o entendimento do público que receberíamos durante as aulas.

Gráfico 4.3: Os resultados deste gráfico nos mostram o número de alunos que citaram as disciplinas

que ofertaram tópicos de Astronomia durante sua vida discente.

Embora não seja o interesse principal deste trabalho, os dados obtidos no

Gráfico 4.3 permitem observar que as disciplinas de Física, Ciências e Biologia

foram as menos citadas pelos discentes. Essas matérias, junto com a Química (que

não foi mencionada nos questionários), compõem o currículo do ensino médio

voltado para a grande área do conhecimento – Ciências da Natureza e suas

Tecnologias. Notamos que apenas 11 fizeram menção de assuntos relacionados à

Astronomia nas aulas de Física e 4 alunos em Biologia. Posteriormente

questionados sobre como estudaram esse assunto, aqueles que abordaram a

disciplina de Física afirmaram tê-lo estudado por um curto período durante o estudo

da Gravitação Universal, e os alunos que mencionaram Biologia, afirmaram terem

confundido a disciplina de Biologia com a de Ciências que é ofertada no ensino

11

84

114

20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Física Geografia Ciências Biologia Não se lembra

Disciplinas que ofertaram tópicos de Astonomia segundo os discentes.

37

fundamental. Sendo assim, a orientação feita nos PCN + ensino médio para o

estudo do eixo temático “Universo, Terra e Vida” parece não ser seguida por parte

dos professores dessa escola, e quando seguidas, apresentam pouca preocupação

sobre conceitos astronômicos além do ensino das leis de Kepler e do ensino da

gravitação universal de Newton. Isso ficou evidente após observarmos que as

atividades realizadas por esses discentes, quando estudaram esses conteúdos,

eram restritas a cálculos sobre as órbitas dos planetas e a força gravitacional, sem

estabelecer qualquer menção a temas mais atuais da Astronomia. Prevalece,

portanto, o aspecto matemático desses dois tópicos em relação ao contexto histórico

e cultural que envolveu essas descobertas astronômicas ao longo dos séculos.

Outros resultados importantes podem ser retirados do gráfico 4.3, dentre eles o alto

percentual de alunos (65%) que afirmaram ter estudado conceitos astronômicos na

disciplina de Geografia, contrapondo-se ao baixo índice de citações da oferta desse

assunto na disciplina de Ciências.

Gráfico 4.4: Tempo que os discentes estimam ter estudado algum tópico de Astronomia.

Relacionando as informações dos gráficos finais, podemos estimar que a

oferta desse conteúdo ocorreu com maior periodicidade no ensino fundamental, uma

vez que 38% dos entrevistados declararam tê-lo estudado há mais de 3 anos, ao

passo que apenas 29% lembram ter visto aspectos dessa ciência há menos de dois

anos, sendo que destes, somente três são do terceiro ano do ensino médio, que

também foi a série que apresentou maior quantidade de alunos que não se lembram

17

76

11

20

10 10

7

13

12

26

0

5

10

15

20

25

30

mais de 3 anos entre 1 e 2 anos menos de 1 ano não se lembra

N°

de

alu

no

s.

Há quanto tempo estudou o conteúdo de Astronomia (sistema solar, fases da Lua, estrelas, etc.)?

1° ano

2° ano

3° ano

38

de ter estudado tópicos de Astronomia . Esse item da pesquisa revela que 34% dos

discentes não tem nenhuma lembrança de ter estudado essa ciência em algum

momento de sua trajetória discente, o que pode ser entendido como ausência de

sua presença no currículo das instituições que esses discentes frequentaram.

A análise dessas perguntas também permite deduzir que a disciplina de

Ciências de fato não foi determinante para o ensino desse conteúdo, conforme as

orientações dos PCN para o terceiro e quarto ciclo do ensino fundamental, mas sim,

a disciplina de Geografia que não tem esses assuntos relacionados ao seu currículo

segundo os PCN, fazendo apenas um estudo de localização por meio de

coordenadas geográficas e pontos cardeais. No entanto, ao procurar um grupo de

alunos que responderam ter visto esse estudo em Geografia, a maioria afirmou que

estudaram sobre o sistema solar e os modelos de universo dentro dessa disciplina.

O que mostra que embora a Astronomia seja uma ciência encarada como objeto de

estudo da grande área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, frequentemente

ela permeia outras áreas do saber, e dentre essas a Geografia. Porém, os

resultados mostraram a necessidade de resgatar o ensino dessa ciência nas aulas

de Física no ensino médio, procurando não só atender as orientações dos PCN, mas

também sanar a lacuna identificada no currículo das intuições frequentadas por

esses discentes durante o ensino fundamental.

4.1.3 O Conhecimento Prévio de Astronomia

Com a intenção de conhecer os conceitos astronômicos presentes na

estrutura cognitiva dos educandos, elaboramos perguntas sobre o sistema Terra –

Sol – Lua no pré-teste que foi aplicado. Essa temática foi levada em consideração

baseado nas orientações dos PCN’s para o terceiro e quarto ciclo do ensino

fundamental. Isso permitiu verificar a existência de subsunçores que poderiam servir

de ideia-âncora para aquisição de novos conhecimentos, bem como identificar quais

assuntos deveriam ser contemplados na estrutura dos textos de apoio para que os

mesmos exercessem a função de organizadores prévios no material didático.

39

O gráfico 4.5: Frequência dos astros citados pelos alunos nas respostas.

Como podemos notar, 100% dos alunos que responderam ao questionário

reconhecem a presença das estrelas no céu noturno. No entanto, o mesmo

percentual não se aplicou à Lua (78%), aos satélites (18%) e nem aos planetas

(9%). Isso mostra que a observação do céu a olho nu não é uma atividade

recorrente na vida destes discentes, pois o baixo índice de citações dos planetas

que podem ser vistos a olho nu e a ausência de outros objetos astronômicos, tais

como meteoros, galáxias e constelações, remetem a concepções de senso comum e

não a observações diretas conforme instruções dos PCN’s tanto para o nível

fundamental, quanto para o ensino médio. Isso é o reflexo da baixa oferta dessa

ciência nas duas modalidades de ensino, conforme ficou exemplificado no gráfico

4.4, no qual 34% dos estudantes pesquisados já não se lembram da última vez em

que estudaram assuntos de Astronomia na educação básica. Isso contribui para a

formação de uma geração que, embora esteja conectada ao universo da informação

como vimos no gráfico 4.1, não está conseguindo diferenciar os modelos do

Universo, colocar em ordem as fases da Lua e nem apontar a principal diferença

existente entre um planeta e uma estrela, conforme dados do gráfico 4.6.

102

130

2312

0

20

40

60

80

100

120

140

Lua Estrelas Satélites Planetas

N°

de

alu

no

s.

Quando olhamos para o céu numa noite sem nuvens o que é possível ver?

Frequência de

citações.

40

Gráfico 4.6: Número de alunos que acertaram, erraram ou não souberam responder perguntas

relacionadas ao sistema Terra – Sol – Lua.

Analisando o percentual de acertos dos alunos nas três perguntas, somente

23,8% dos participantes conseguiram diferenciar os principais modelos do sistema

solar, 10,7% ordenaram corretamente as fases da Lua à medida que seu aspecto

muda ao longo do mês e apenas 10% conseguiram distinguir um planeta de uma

estrela, ao passo que, somados todos aqueles que erraram ou não souberam

responder às três perguntas, 85% não possuem subsunçores estáveis sobre esse

assunto em sua estrutura cognitiva. Estes dados tornam evidente o quão distante a

Astronomia esteve da realidade destes discentes ao longo do processo educativo,

contribuindo para o prevalecimento de concepções e representações adquiridas

durante a vivência dos discentes, diferindo das ideias que deveriam ser ensinadas

na escola segundo os PCN’s. Percebeu-se, ainda, um baixo conhecimento à

respeito dos aspectos das fases da Lua. Analisando as respostas dos questionários,

a maioria daqueles que erraram atribuíram uma sucessão de fases “cheias” e

“novas”, não mencionando as fases quarto crescente e minguante, revelando assim

um profundo desconhecimento de um estudo que permitiu ao homem antigo

confeccionar os primeiros calendários astronômicos. Além disso, ao tratar da

diferenciação entre planetas e estrelas, os alunos não abordaram o fenômeno de

fusão nuclear que ocorre no interior das estrelas e nenhuma concepção sobre a

formação dos planetas, resumindo-se apenas ao fato da estrela ser um corpo

luminoso e o planeta um corpo iluminado, emergindo daí uma aprendizagem

mecânica do ensino de óptica no ensino médio, pois apesar de terem decorado e

conceituado corretamente os corpos iluminado e luminoso, não se preocuparam em

31

13 1415

55

110

84

62

6

0

20

40

60

80

100

120

Diferença entre o

modelo

Heliocêntrico e

Geocêntrico.

Diferença entre uma

estrela e um planeta.

Ordem de fases da

Lua.

N°

de

alu

no

s.

Acertou

Errou

Não souberam

41

saber qual a fonte de luz de um e nem o que provoca a ausência de emissão no

outro. Também perguntamos aos discentes o número de planetas que compõe o

sistema solar atual, e conforme pode ser observado no Gráfico 4.7, 73 discentes

acertaram, 38 erraram e 19 não souberam.

Gráfico 4.7: Resultados da concepção dos alunos sobre o número de planetas do sistema solar.

Independentemente da maioria dos entrevistados (73) terem respondido

corretamente essa pergunta, se somarmos os que erraram (38) com aqueles que

não souberam, chegamos a um percentual de 44% dos alunos que não sabem dizer

o número de planetas existentes no sistema solar. Além disso, por ter sido uma

pergunta aberta, tivemos a oportunidade observar que os 29% que erraram esse

questionamento citaram um sistema solar composto por 9 planetas, mostrando que

já estudaram esse assunto (conforme exposto no gráfico 4.3), mas que os mesmos

não estão atualizados à nova classificação da União Astronômica Internacional (UAI)

que promoveu o rebaixamento de Plutão à categoria de Planeta anão. Isso ficou

bastante evidente quando responderam à pergunta que fizemos sobre o número e o

nome dos planetas anões que integram o sistema solar atual, em que apenas 8%

acertaram o número e todos erraram os nomes, havendo somente citações de

Plutão e Ceres, revelando uma concepção totalmente desatualizada do sistema

solar atual. Além disso, quando pedimos a esses educandos que fizessem um

esquema (desenho) do sistema solar, colocando o nome dos planetas que orbitam o

Sol, dos 130 alunos que fizeram o questionário de concepções iniciais, 64% erraram

e somente 21% acertaram a sequência das órbitas dos planetas ao redor do Sol.

73

38

19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Acertaram Erraram Não

Souberam

N°

de

alu

no

s.

Número de planetas no sistema solar.

Número de

planetas no

sistema solar.

42

Gráfico 4.8: Resultados dos desenhos feitos pelos alunos ilustrando o sistema solar.

Embora 56% dos discentes saiba o número de planetas existentes, apenas

21% apresentaram conhecer a sequência correta dessas órbitas. Porém, esses

resultados revelam que muitos alunos apresentam subsunçores sobre o sistema

solar, e estes podem ser utilizados como ideia-âncora para a inserção de um estudo

mais avançado sobre a nova classificação da UAI, que abordasse os planetas

anões, as descobertas sobre o cinturão de asteroides e o cinturão de Kuiper, assim

como uma explanação da principal teoria aceita para a formação do sistema solar.

Por outro lado, os resultados apontaram que 15% dos educandos não possuíam

qualquer familiaridade com este tema, o que nos levou a acrescentar no texto de

apoio II informações sobre o sistema solar para servir de organizadores prévios que

corroborariam para a aquisição de subsunçores estáveis na estrutura cognitiva

desses discentes.

Ainda sobre esta parte do questionário, notamos que as informações que os

alunos receberam sobre a organização do sistema solar estão desatualizadas

perante as novas descobertas astronômicas. Uma possível causa dessa defasagem

pode ser o livro didático, que muitas vezes é a única fonte de conhecimento

astronômico encontrado por professores e alunos durante as aulas de ciências na

educação básica. Segundo Amaral e Oliveira (2011), a maioria dos livros didáticos

disponibilizados para a disciplina de Ciências apresentam limitações e inadequações

conceituais que podem prejudicar o processo de ensino aprendizagem. Esses livros

não motivam a observação direta do céu como sugerido nos PCN’s para o terceiro e

quarto ciclos do ensino fundamental, além de não adequar as imagens aos

conceitos a serem transmitidos. Consequentemente, promove-se uma série de

27

83

20

0

20

40

60

80

100

Acertaram Erraram Não Fizeram

Ilustração do sistema solar atual.

Ilustração do sistema

solar atual.

43

concepções arbitrárias sobre fenômenos importantes da Astronomia como pode ser

exemplificado na figura 4.1, que traz o esquema de sistema solar feito pelo discente

“EPD” e que foi repetido por diversos alunos no questionário de concepções iniciais.

Nesse desenho, o discente ilustra um modelo de sistema solar em que apenas o

planeta Saturno apresenta uma estrutura de anéis, desconsiderando a existência

deste mesmo fenômeno nos planetas Júpiter, Urano e Netuno.

Figura 4.1: Ilustração do sistema solar feita pelo aluno “EPD” no questionário de concepções iniciais.

Esse desenho revela o modelo ultrapassado do sistema solar que é ensinado

na maioria das escolas, aonde se atribui ao planeta Netuno o limite do sistema solar.

Limite este que também era atribuído erroneamente a Plutão até meados de 2006,

quando a UAI promoveu a sua reclassificação. E assim, diversos aspectos

importantes do sistema solar são desconsiderados pela escola, citando, por

exemplo, os inúmeros satélites naturais dos planetas, o cinturão de asteroides, o

cinturão de Kuiper e a própria teoria de criação do sistema solar, que não é discutida

nas aulas de Ciências do ensino fundamental e nem nas aulas de Física do ensino

médio. Isso abre espaço para o surgimento de concepções alternativas que tratam

fenômenos astronômicos da mesma maneira que se tratava até meados do século

XVII, promovendo explicações de eventos de maneira equivocada, mesmo numa era

em que o conhecimento que se tem do céu rompe as barreiras do sistema solar e se

expande ao espaço profundo. Para Langhi e Nardi (2005), essas concepções

alternativas em Astronomia aprendidas na educação básica influenciam a formação

44

do futuro professor, pois as mesmas persistem no ensino superior devido a estudos

superficiais ou a isenção da oferta desse conteúdo na graduação.

Gráfico 4.9: Resultados do número de alunos que afirmam ter observados “estrelas cadentes” e de

suas concepções sobre meteoros.

No gráfico 4.9, temos um exemplo da ação dessas concepções alternativas

no processo de ensino aprendizagem. Conforme leitura dos dados, verifica-se que

74,6% dos alunos afirmaram ter visualizado em algum momento de sua vida uma

“estrela cadente”, e apenas 19,2% responderam corretamente à pergunta: “O que é

um meteoro?”. Essa última pergunta permitiu analisar que nenhuma das respostas

mencionou que o termo “estrela cadente” é de uso popular e se refere à passagem

de meteoros pela atmosfera terrestre, prevalecendo assim o conhecimento adquirido

por meio de concepções alternativas, que segundo alguns entrevistados, foram

ensinados nas aulas de Ciências e Geografia do ensino fundamental. Embora essa

afirmação seja condizente com a percepção de Langhi e Nardi (2005), verifica-se

que os erros conceituais são disseminados não só pelos professores e livros

didáticos, mas também em diversos sites da internet e páginas de universidades

conceituadas, contribuindo para a continuidade dessas concepções.

O mesmo ocorre com o estudo da origem e evolução do universo que aborda

apenas a parte da teoria que menciona a origem do universo a partir de uma grande

explosão, chamada de Big Bang, sem preocupar-se com o contexto histórico para o

seu desenvolvimento e as diversas descobertas realizadas para a consolidação

dessa hipótese, que hoje é a mais aceita pela comunidade científica. Com isso, o

97

3325

105

Alunos que confirmaram ter

observado "estrelas cadentes".

Concepção dos alunos sobre

meteoros.

N°

de

alu

no

s

Sim

Não

Acertaram

Erraram

45

aluno estuda o “átomo primordial” sem conhecer aspectos cosmológicos essenciais,

tais como as forças fundamentais da natureza (gravitacional, eletromagnética,

nuclear forte e nuclear fraca), que poderiam ser ensinados conceitualmente dentro

das aulas de Ciências no quarto ciclo do ensino fundamental e no ensino médio na

disciplina de Física. Referindo-se ao questionário de concepções iniciais,

perguntamos aos discentes sobre o que dizia a teoria do Big Bang e somente 26,1%

deram respostas aceitáveis ao questionamento, enquanto 30,7% afirmaram não

saber e 43,1% erraram o conceito de formação do Universo defendido por essa

teoria. Assim como em outros itens pesquisados no questionário, notamos que os

alunos já estudaram o assunto, mas apresentam concepções equivocadas do

mesmo e não conseguem externar esses conceitos de forma clara e objetiva, o que

evidencia falta de subsunçores estáveis em sua estrutura mental.

Ainda buscando compreender as principais concepções astronômicas

presentes na estrutura mental desses alunos, também perguntamos a eles qual o

entendimento que eles tinham de galáxias e obtivemos respostas variadas, sendo

que dos 130 alunos pesquisados somente 6,1% deram respostas aceitáveis;

enquanto 42,3% afirmaram desconhecer o conceito e 51,6% demonstraram

concepções equivocadas. Fazendo afirmações que evidenciam a falta dessa

abordagem na sala de aula, muitos conceituaram uma galáxia como sendo: “Um

conjunto de sistemas” (MSF); “Um conjunto de planetas e estrelas ou sistemas”

(EDL); “Um planeta que pode ser que tenha algum dia a existência de vida humana”

(AVSP). O que reflete a ausência de termos como nebulosas, estrelas, buracos

negros, meteoros, asteroides, cometas dentre outros que poderiam exemplificar o

sistema citado pelos educandos MSF e EDL, e demais que fizeram abordagens

parecidas. A falta desses conceitos levam os alunos a assumirem as concepções

alternativas já mencionadas e que pode ser evidenciado na resposta do educando

AVSP.

Essas concepções alternativas aliadas à pouca oferta dessa ciência pelas

unidades de ensino colaboram para que o estudo de Astronomia fique restrito a

cientistas e astrônomos, permitindo que apenas uma parte ínfima da sociedade

tenha acesso à principal ciência que busca responder à pergunta intrínseca à raça

humana – de onde viemos? Para onde vamos? – Sem falar que as unidades de

ensino não estão atentas à motivação em aprender que a Astronomia promove.

Essa ciência em si é um excelente meio de prender a atenção dos discentes das

46

diversas modalidades e níveis de ensino e potencializa a predisposição do aluno em

aprender, o que segundo Ausubel (2003) é uma das condições necessárias para

obter uma aprendizagem significativa. Buscando atender essa orientação foi

perguntado aos alunos quais conteúdos astronômicos eles gostariam de estudar, e

para 60,7% dos 130 educandos que responderam ao questionário, a compreensão

do ciclo evolutivo das estrelas é o tópico de Astronomia que mais chama sua

atenção. Os demais abordaram o entendimento de alguns aspectos do sistema solar

e das galáxias, não mencionando outros assuntos, talvez por desconhecerem até

mesmo o significado dos termos atribuídos a outros objetos celestes. Esse resultado

justificou a inserção de uma temática na sequência de ensino aprendizagem que

contempla o estudo das estrelas e de seu ciclo evolutivo.

4.2 Resultados das atividades

As atividades mencionadas nessa subseção se resumem aos questionários

aplicados nos encontros promovidos durante a sequência de ensino aprendizagem e

são disponibilizadas no apêndice 1 deste trabalho. Essas atividades foram

resolvidas pelos vinte alunos que participaram do projeto durante os encontros

promovidos. Para a resolução desses questionários foram utilizados os recursos de

simulação ofertados pelo software planetário Stellarium, as explanações realizadas

durante as aulas expositivas e a leitura dos textos de apoio. A primeira atividade

trabalhou basicamente o aspecto das fases da Lua, concentrando-se na confecção

do calendário lunar por meio de simulações com Stellarium. Nessa atividade, 90%

dos educandos conseguiram completar o calendário, registrando corretamente o

nascer e o ocaso do satélite no horizonte, bem como delimitar a área sombreada da

Lua para a data da simulação. Os dois alunos que não obtiveram êxito na atividade

inicialmente demonstraram dificuldades com os comandos do Stellarium relativos a

centralizar o objeto celeste e trabalhar com a velocidade do tempo. Após sanadas

essas dúvidas com a ajuda do manual do Stellarium, que fora disponibilizado no

início do encontro, os alunos foram orientados a refazer o calendário e sempre que

necessário solicitar a ajuda do professor. Com essa estratégia foi possível a

confecção de 20 calendários, com os quais os educandos responderam às demais

perguntas deste questionário, obtendo um percentual médio de 85% de acerto em

47

relação às perguntas realizadas, respondendo corretamente à sequência das fases

da Lua e abordando a distância média que esse astro se encontra da Terra. Outro

ponto importante dessa atividade foi o interesse dos alunos em resolver os

problemas propostos. Muitos deles comentaram que não tinham noção de como

ocorria o fenômeno das fases da Lua e confundiam a sequência que as mesmas

ocorriam durante o mês.

Mencionaram também que não sabiam que a Lua aparece durante o dia e

reconheceram o Stellarium como uma excelente ferramenta para o ensino de

Astronomia, como pode ser verificado nas citações de alguns alunos abaixo:

“ [...] o software tem a capacidade de mostrar com clareza o céu e permite alterar a velocidade do tempo [...] ” (.HSFS).

“ [...] nunca observei o aparecimento da Lua no céu durante o dia, acreditava que isso só acontecia à noite [...] ” (LJAS).

“ [...] a resolução da atividade foi facilitada pelas funções: centralizar objeto selecionado, grade azimutal e velocidade do tempo [...] ” (RSA).

“ [...] o recurso de zoom me auxiliou a colorir a área sombreada da Lua. Também gostei do percentual de luminosidade da área da Lua que o software informa [...] ” (RRGO).

Embora os resultados tenham sido bastante positivos, dois pontos negativos

foram abordados por alguns discentes. O tempo para resolver a atividade e a

dificuldade com os comandos do software, principalmente com a memorização das

teclas de atalho. Porém, isso é normal, considerando que a maioria destes discentes

só tiveram contato com o software durante a aula introdutória. Muitos comandos

ainda estão instáveis em suas mentes, e se consolidarão à medida que forem

desenvolvendo mais simulações. Quanto ao texto de apoio I, ele foi essencial para a

inserção de algumas informações novas sobre a teoria de formação da Lua e para

promover o conhecimento das viagens tripuladas e não tripuladas que são feitas

para a Lua desde a década de 60. Durante os debates, ficou nítida a falta de

concepções à respeito dessas abordagens, levando muitos a ficarem surpresos com

as informações contidas no texto.

48

A segunda atividade da sequência trabalhou com o sistema solar sob a ótica

da nova classificação promovida pela UAI, em 2006, que inseriu novos planetas

anões e reduziu Plutão a essa categoria. Para isso, o texto de apoio trouxe

informações sobre cada astro dessa categoria, assim como dos planetas e demais

objetos celestes que orbitam o Sol. Como o estudo do sistema solar envolve

basicamente o estudo da astrometria, utilizamos a priori as simulações com

Stellarium para resolver os problemas que envolviam a posição dos astros na

abóboda celeste. Na primeira questão desta atividade, por exemplo, pedimos aos

discentes para determinar os pontos cardeais a partir do movimento aparente do Sol

no céu. Apesar de parecer muito fácil, quando essa mesma questão foi feita no

questionário de concepções iniciais 49,2% dos educandos erraram, ao passo que,

auxiliados com os recursos de grade azimutal e variação do tempo do Stellarium, os

discentes compreenderam que o Sol nasce no Leste e se põe no Oeste em seu

movimento aparente e move-se aproximadamente 1 grau por dia em direção ao

Leste quando consideramos o dia solar. Também trabalhamos com a observação da

passagem meridiana do Sol, a linha eclíptica e o novo modelo de sistema solar

vigente. Os resultados das principais respostas dos discentes com relação a essa

atividade estão no gráfico 4.10.

Gráfico 4.10: Resultado das principais respostas dos alunos na resolução da atividade 2 da sequência de ensino que se encontra no apêndice 1 deste trabalho.

1817

14

1920

23

6

10

0

5

10

15

20

25

Questão n°2:

Perguntas

sobre afélio e

Periélio dos

planetas.

Questão n°6:

Sistema solar

com a

distancia dos

astros em

relação ao Sol.

Questão n°7:

Distancia dos

astros em

relação ao Sol.

Questão n°5 e

8:Passagem

meridiana,

azimute e

linhas

imaginárias.

Questão n°10 e

11: Satélites

naturais de

outros

planetas.

N°

de

alu

no

s.

Acertaram

Erraram

49

Como pode ser observado no gráfico 4.10, as questões que apresentaram um

percentual mais elevado de erros foram aquelas que envolveram distância entre os

astros e conversão de unidades de medida (30%), evidenciando que os problemas

com a simulação diminuíram. Também é perceptível o elevado número de acertos

que os educandos conseguiram em todas as questões, com destaque para a

compreensão das luas dos outros planetas que orbitam o Sol (100%), e o

preenchimento da ilustração do sistema solar com os planetas e planetas anões

(85%). Apesar de explanarmos apenas essas questões, diversos outros

questionamentos foram feitos pelos alunos e respondidos pelo professor, que

também mediou as discussões promovidas pelos grupos durante o debate sobre o

texto de apoio II. Nesse debate utilizamos a estratégia de trabalhar com grupos para

dividir o texto entre eles e ganhar tempo durante as apresentações.

A última atividade da sequência trabalhou com o ciclo evolutivo das estrelas

abordando as principais condições necessárias para que ocorra o colapso de uma

nuvem molecular e se inicie o processo de fusão nuclear em seu núcleo. Nessa

etapa utilizamos o Stellarium como auxílio ao estudo do texto de apoio III. Isso foi

necessário por que, ao contrário das outras atividades da sequência, essa exigiu

conceitos mais específicos, como, por exemplo, um estudo do diagrama HR e da/s

etapas de evolução da estrela. No entanto, o Stellarium não foi abandonado nessa

atividade. Ele exerceu papel fundamental para trabalharmos com as imagens e

distâncias das nuvens moleculares, das anãs brancas e vermelhas, dos buracos

negros, das estrelas de nêutron e demais etapas evolutivas das estrelas. Além

disso, as simulações com o programa permitiram estudar o brilho das estrelas

através das informações fornecidas da magnitude aparente e absoluta, as principais

constelações do hemisfério Sul, as principais estrelas que compõe essas

constelações e algumas galáxias próximas. Como resultados dessa atividade,

destacamos o interesse demonstrado pelos educandos em estudar esse tópico,

promovendo discussões pertinentes sobre o processo de formação das estrelas e de

outros aspectos encontrados no texto de apoio III. A média de acertos das questões

dessa atividade que ficou em torno de 90%. Analisando as respostas dissertativas

de alguns alunos, ficou evidente a melhora na abordagem dos conceitos e no

sequenciamento lógico das ideias com relação ao estudo das estrelas. Também

pode-se verificar a familiaridade com os comandos do software e uma maior

utilização de suas teclas de atalho sem o uso do manual.

50

4.3 Resultados do Questionário de Concepções Finais

O questionário de concepções finais, junto com as observações em sala e as

análises das atividades realizadas pelos educandos durante a sequência,

constituíram-se como os principais recursos de avaliação da sequência de ensino e

aprendizagem que se encontra no apêndice 1 deste trabalho. Nesse questionário,

elaboramos questões que visaram verificar se o material utilizado durante a

sequência consolidou-se como potencialmente significativo, e qual a evolução que

esses recursos proporcionaram aos educandos com relação às concepções que

tinham inicialmente de alguns conceitos astronômicos. Além disso, foi possível

identificar de maneira mais específica os pontos negativos apresentados na

sequência, possibilitando desenvolver ajustes necessários para uma futura aplicação

desse material.

Ao contrário do questionário de concepções iniciais, o pós-teste não integra a

sequência exposta no apêndice 1, pois acreditamos que essa análise é bastante

particular, podendo ser desenvolvida de outras maneiras por outros professores. O

questionário de concepções finais aplicado nessa sequência foi composto por vinte

questões que perguntaram aspectos relacionados ao uso do software, material

disposto na sequência e sobre conceitos astronômicos ensinados durante as aulas.

Esse questionário foi aplicado durante o último encontro que promovemos e contou

com a participação dos vinte alunos que frequentaram as aulas ministradas durante

a sequência. Os resultados que obtivemos com esses questionários se encontram

nas subseções a seguir, comentados e representados graficamente.

4.3.1. Concepções dos Alunos Sobre o Material Utilizado na Sequência

As questões iniciais do pós-teste se preocuparam em saber se os recursos

existentes no software foram entendidos pelos discentes como um facilitador para a

aprendizagem em Astronomia e o que eles acharam da funcionalidade do programa.

E como pode ser observado nos resultados representados no gráfico 4.11, todos os

alunos julgaram o Stellarium como um facilitador no estudo da Astronomia, sendo

que para 70% dos educandos, a funcionalidade do software é excelente, permitindo

fazer simulações que se assemelham às observações realizadas com um telescópio.

51

Perguntados sobre quais aspectos do software mais chamaram a sua atenção, a

maioria (60%) citou, a capacidade de alterar o tempo, a ilustração gráfica e as

informações que o software fornece do astro pesquisado. Também foi citado o

recurso de zoom, que permite aproximar o objeto celeste observado e a função de

mudar a velocidade do tempo. Para os 20 alunos que responderam ao questionário,

as simulações realizadas os instigaram a prosseguirem nos estudos da Astronomia,

que segundo eles serão realizados em casa utilizando as informações e recursos

disponibilizados no programa.

Gráfico 4.11: Principais respostas dos educandos sobre a funcionalidade do software Stellarium.

Também perguntamos aos discentes a opinião que eles adquiriram sobre a

sequência, de maneira que expressassem os pontos positivos e negativos da

mesma. Como resultado, obtivemos respostas que evidenciaram que a estratégia de

utilizar as simulações com Stellarium, aliada às atividades e textos contidos na

sequência de ensino e aprendizagem foi positiva, pois a maioria dos discentes

afirmaram que a sequência ajudou na compreensão de diversos fenômenos da

Astronomia e para alguns, esse conteúdo deveria ser trabalhado mais vezes durante

as aulas de Física, como exposto, respectivamente, pelas alunas FMC e RRGO:

“[...] as aulas foram muito interessantes e a sequência me despertou o interesse maior pela Astronomia, além de ter sanado muitas dúvidas que tinha em relação a alguns termos astronômicos. Acredito que esse conteúdo deveria ser trabalhado mais vezes durante as aulas de Física, de modo, que

20 20

0 0

6

14

0

5

10

15

20

25

Você achou o

Stellarium um

recurso que facilitou

sua aprendizagem

em astronomia?

Quanto à

funcionalidade do

Software, você achou

isuficiente, regular,

muito bom ou

excelente?

As simulações com

software se

assemelham às

observações com

telescópio?

N°

de

alu

no

s.

Sim

Não

Insuficiente

Regular

Muito bom

Excelente

52

nos possibilitasse aprofundar nos estudos dessa ciência que, a meu ver, além de interessante, é importante para a compreensão da natureza [...]”.

“ [...] Os pontos positivos se resumem em elevar meus conhecimentos em relação à Astronomia e no esclarecimento de dúvidas sobre como alguns fenômenos acontecem, por exemplo: as fases da Lua, os astros que compõe o sistema solar e sobre as estrelas. O único ponto negativo que achei foi o pouco tempo de aplicação da sequência, a mesma deveria ocorrer durante o ano todo [...]”

Essas e outras opiniões dadas no questionário nos levaram a acreditar que os

pontos positivos foram predominantes durante as aulas. No entanto, apesar de não

haver apontamentos negativos pelos alunos, notamos a necessidade de mudar

alguns tópicos da sequência aplicada inicialmente, que resultou na confecção da

versão exposta no apêndice 1 dessa dissertação. Também perguntamos aos alunos

se os textos contidos na sequência trouxeram informações novas e se ajudaram na

compreensão dos assuntos explanados nas aulas, e para 95% dos pesquisados os

textos foram muito importantes para aquisição dos novos conhecimentos.

Perguntamos, ainda, se eles gostariam de participar de novas edições do projeto

seguindo o modelo proposto inicialmente e todos afirmaram que participariam.

4.3.2. As Concepções Astronômicas Após a Aplicação da Sequência

As questões do pós-teste voltadas à análise dos conhecimentos astronômicos

que os alunos adquiriram ao longo da sequência, buscaram verificar se os

educandos eram capazes de externar os novos conhecimentos presentes em sua

estrutura cognitiva. Para isso, foram feitas perguntas abertas sobre as fases da Lua,

o movimento dos astros ao redor do Sol e aspectos do ciclo evolutivo das estrelas.

Iniciamos essa etapa do pós-teste pedindo aos discentes que explicassem como

ocorre o fenômeno das fases da Lua e apresentassem a sucessão dessas fases ao

longo do mês. E com os resultados do gráfico 4.12, podemos observar que 75% dos

discentes apresentaram explicações aceitáveis para a ocorrência desse fenômeno e

95% acertaram a sucessão de fases da Lua no decorrer do mês, o que demonstra

que a maioria dos alunos compreenderam o fenômeno e são capazes de manifestar

suas novas concepções de forma correta. Embora esses resultados sejam mais

significativos que os obtidos no questionário de concepções iniciais, no qual 84,6%

53

dos alunos erraram a sucessão de fases da Lua, uma observação faz-se necessária,

pois enquanto 15 alunos conseguiram explicar o fenômeno, 19 acertaram a

sucessão de fases, ou seja, quatro alunos compreenderam o ciclo de fases, mas

não conseguiram explicar a sua causa, o que nos mostra que para esses alunos a

aprendizagem desse evento foi mecânica, uma vez, que não conseguiram expor o

conteúdo que foi ensinado, tendo basicamente, decorado a sucessão de fases da

Lua.

Gráfico 4.12: Conhecimento dos alunos sobre as fases da Lua no pós-teste.

Com relação aos conteúdos abordados na sequência de ensino e

aprendizagem sobre o Sol e o sistema solar, procuramos pedir explicações no pós-

teste, que possibilitassem verificar a compreensão dos discentes sobre o estudo dos

modelos de universo e a nova classificação do sistema solar proposto pela UAI a

partir de 2006. Dessa forma, foi possível verificar que 70% dos discentes

conseguiram dar explicações em conformidade com o que foi ensinado durante as

aulas e informações contidas no texto de apoio II à respeito das principais diferenças

existentes entre um planeta e um planeta anão. Além disso, com os resultados

apresentados no gráfico 4.13, pode-se notar que os alunos conseguiram

compreender o modelo heliocêntrico e diferenciá-lo do modelo geocêntrico. Embora

não tenhamos dado destaque ao estudo dos modelos de Universo no texto de apoio

II, durante as aulas mencionamos diversas vezes todo o processo de evolução

científica e social necessários para o surgimento do modelo heliocêntrico. Adiante,

15

19

5

1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Explique como ocorre o

fenômeno de fases da Lua.

Qual a sucessão das fases da

Lua durante o mês?

N°

de

alu

no

s.

Acertaram

Erraram

54

também foi possível verificar que as concepções alternativas que os alunos

apresentaram no primeiro questionário sobre o conceito de meteoro foram

modificadas e 85% dos educandos obtiveram os conhecimentos necessários para

classificar meteoros, asteroides e cometas. Outra importante informação contida no

gráfico 4.13, é que o processo de fusão nuclear que ocorre no interior do Sol foi

entendido por 80% dos discentes pesquisados, sendo que estes apresentaram

respostas consistentes, demonstrando a aquisição de um subsunçor estável em

suas mentes. Isso também pode ser observado nas explicações que os alunos

deram sobre a passagem meridiana, nas quais, foi possível identificar ilustrações do

fenômeno pesquisado e respostas que trabalhavam a parte conceitual de forma

objetiva e clara.

Gráfico 4.13: Novas concepções dos alunos sobre o sistema solar após a aplicação da sequência de

ensino e aprendizagem. No pós-teste também foram contemplados questionamentos referentes ao

ciclo evolutivo das estrelas, que foi o último tópico trabalhado na sequência de

ensino e aprendizagem. Nessas perguntas, abordamos a parte conceitual do

processo de formação das estrelas e das etapas que ocorrem após esses astros

encerrarem o processo de fusão nuclear em seus núcleos. Algumas dessas

perguntas podem ser observadas no gráfico 4.14, com os respectivos resultados

obtidos. Esses resultados apontam que todos os educandos aprenderam que as

14

1716

20 19

6

31

01

0

5

10

15

20

25

Explique a

diferença entre

um planeta e

um planeta

anão.

Explique a

diferença

existente entre

meteoros,

asteroides e

cometas.

Explique o

processo de

conversão de

energia

existente no

Sol.

Explique a

difernça do

modelo

geocêntrico

para o

heliocêntrico.

Explique o

fenômeno da

passagem

meridiana.

Acertaram

Erraram

55

estrelas se originam nas nuvens moleculares, sendo que muitos conceituaram essas

regiões do espaço, como pode ser observado na resposta do aluno RLGSD.

“ [...] as estrelas nascem dentro de gigantescas nuvens de hidrogênio e hélio chamadas nebulosas. As nebulosas são grandes berçários de estrelas [...]”

A maioria dos educandos (65%) também apresentou respostas aceitáveis à

respeito do processo de evolução estelar, descrevendo corretamente as diversas

etapas desse ciclo. Porém, analisando as respostas dadas pelos 35% que erraram a

explicação, verificamos que esses alunos não compreenderam como ocorre o

processo de contração da nebulosa, provocado pela gravidade, até formar a

protoestrela. E por não compreenderem o início do processo, também não

conseguiram assimilar a etapa final da evolução estelar, uma vez que esses

mesmos alunos deram respostas inconsistentes sobre a origem dos buracos negros.

No entanto, quando perguntados sobre o ciclo final de evolução do Sol, 85%

afirmaram que o Sol irá se transformar em uma anã branca.

Gráfico 4.14: Concepções dos alunos sobre o ciclo evolutivo das estrelas.

Além dessas perguntas, cujos resultados foram representados graficamente

ao longo dessa seção, outros questionamentos foram feitos aos alunos tanto no

questionário de concepções finais, quanto nos diálogos durante as aulas. E em

20

13 13

17

0

7 7

3

0

5

10

15

20

25

Em que regiões

do espaço

nascem as

estrelas?

Como ocorre o

processo de

evolução de

uma estrela?

Como se

originam

basicamente os

buracos negros?

Qual será o ciclo

final da

evolução do

Sol?

N°

de

alu

no

s.

Acertaram

Erraram

56

todas as respostas apresentadas, mesmo nas incoerentes, pudemos observar que

houve uma evolução em relação às concepções que os educandos tinham

anteriormente. Embora os resultados aqui expostos não reproduzam integralmente

todos os levantamentos que obtivemos durante a aplicação da sequência de ensino

e aprendizagem, as discussões dos pontos que achamos necessários foram

realizadas, e em todas elas nota-se uma melhora significativa no aprendizado dos

educandos com relação aos tópicos de Astronomia ensinados durante a sequência.

57

Capítulo 5

Considerações Finais

A sequência desenvolvida procurou inserir tópicos de Astronomia no ensino

médio, a partir dos conhecimentos preexistentes na estrutura cognitiva dos

discentes, e observar se essa estratégia de ensino possibilitou a aquisição de novos

subsunçores relacionados à Astronomia, além de verificar se as concepções já

existentes e que apresentavam convicções alternativas foram transformadas em

conhecimentos estáveis na estrutura mental dos discentes. Essa preocupação com

os saberes prévios dos alunos sobre Astronomia foi fundamental para a formulação

da sequência de ensino aprendizagem, pois a partir deles, elaboramos um material

didático que contemplou assuntos que os educandos estavam predispostos a

aprender, a recursividade da avaliação e os organizadores prévios necessários para

predominância da aprendizagem significativa em relação à aprendizagem mecânica.

Além disso, procuramos conciliar o conteúdo dos textos de apoio às atividades de

simulação utilizando o Stellarium, objetivando criar as condições necessárias para

tornar esse material potencialmente significativo e atender aos requisitos apontados

pela teoria de David Ausubel para encontrar evidências de uma aprendizagem

significativa.

Isso foi possível por meio da análise dos resultados obtidos com a aplicação

do questionário de concepções iniciais que antecedeu o início das atividades. A

partir desses resultados, notamos que os discentes pesquisados conheciam poucos

aspectos de Astronomia e apresentavam concepções alternativas de fenômenos

importantes dessa ciência, tais como: fases da Lua, sistema solar, constelações,

ciclo evolutivo de estrelas e astrometria. Percebemos também que os alunos se

interessavam pelo estudo de vários tópicos de Astronomia, porém os mesmos não

eram ensinados nas aulas de Física e foram vistos de forma superficial

principalmente nas disciplinas de Geografia e Ciências durante o ensino

fundamental, de maneira que poucos subsunçores foram identificados e a maioria

apresentavam problemas conceituais. Outro ponto observado nos resultados obtidos

com o questionário foi que a maioria dos discentes não apresentava o hábito de

utilizar o recurso das TIC’s como auxiliar nos seus estudos e desconheciam o uso de

softwares educacionais como estratégia de ensino. Isso permitiu identificar a

58

necessidade de criar um mecanismo que os auxiliasse durante as simulações com o

Stellarium, pois esse distanciamento dos recursos tecnológicos relacionados ao

ensino poderia influenciar na habilidade de trabalhar os comandos do programa. No

entanto, a maior contribuição do questionário inicial foi para a confecção da

sequência de ensino e as estratégias didáticas desenvolvidas.

As atividades elaboradas durante a sequência possibilitaram aos alunos

demonstrar suas concepções sobre Astronomia, pois as mesmas eram compostas

por questões abertas, que permitiram avaliar, de maneira mais específica, a

aprendizagem à respeito dos corpos celestes observados nas simulações e as

respostas sobre os conceitos astronômicos associados ao fenômeno estudado, o

que revelou evidências de aprendizagem significativa durante o processo. Aliadas a

isso, as simulações com o Stellarium contribuíram significativamente para o

aprendizado dos alunos, visto que na confecção do calendário lunar, muitos

educandos afirmaram ter compreendido o jogo de sombras que envolvem a Terra, a

Lua e o Sol. Além disso, demonstraram muito entusiasmo com os recursos

oferecidos pelo programa, o que acreditamos ter contribuído para o elevado

percentual de acertos nessa atividade e nas excelentes participações dos discentes

durante os debates, o que foi observado nas explanações realizadas de maneira

lógica e objetiva aos questionamentos realizados.

Ao longo das atividades, ficou nítido o fascínio, admiração e inquietude que a

Astronomia exerce nas pessoas. Durantes as aulas, os alunos se mostraram

surpresos com alguns fenômenos, citando, por exemplo, as luas existentes nos

outros planetas do sistema solar e a predominância de asteroides entre as órbitas de

Marte e Júpiter, pois na concepção que tinham anteriormente não havia qualquer

outro astro no sistema solar além dos planetas. Quanto à inquietude mencionada,

ela ficou evidente quando foi estudada a teoria da nebulosa planetária defendida por

Kant e Laplace, e aceita pela comunidade científica, sobre a origem do sistema solar

(TYSON e GOLDSMITH, 2015). Nesse estudo, que foi feito a partir do conteúdo

exposto nos texto de apoio II, os alunos fizeram diversas perguntas sobre a origem

das nuvens moleculares e do universo, mostrando que esse assunto promove um

sentido particular à humanidade, que é o desejo em compreender como tudo se

originou. Nessa perspectiva, é possível notar que o estudo da Astronomia é uma

excelente ferramenta para atrair a atenção dos alunos, e consequentemente atender

59

à segunda condição apontada por Ausubel para a existência de uma aprendizagem

significativa, que é a predisposição do educando em aprender.

Outro ponto que mostrou o potencial didático da sequência proposta foram os

resultados obtidos com a aplicação do questionário de concepções finais. Embora a

análise das atividades e as observações sobre a participação dos discentes tenham

sido muito importantes para identificar aspectos de aprendizagem significativa, esse

questionário permitiu verificar a evolução que a estratégia promoveu nas

concepções que os alunos tinham sobre a Astronomia. A partir dele, pudemos

observar especificamente quais atividades foram mais efetivas na promoção da

aprendizagem significativa, bem como as partes que necessitavam ser revisadas

para uma futura aplicação dessa sequência. Apesar de não fomentarmos a

predominância da avaliação quantitativa sobre a qualitativa durante o trabalho, os

resultados ilustrados graficamente também serviram de parâmetro para observar se

houve aprendizagem significativa durante a sequência, pois os mesmos buscaram

explorar a capacidade que os discentes adquiriram em conceituar os fenômenos

aprendidos durante as aulas.

De maneira geral, os resultados das avaliações da aprendizagem dos

conteúdos trabalhados durante a sequência didática, tanto por meio das atividades

com Stellarium e textos de apoio, quanto dos questionários de concepções iniciais e

finais, mostraram que houve um aumento significativo do conhecimento dos

educandos com relação aos conteúdos astronômicos abordados durante a aplicação

da sequência de ensino aprendizagem, o que evidencia que os alunos adquiriram

novos subsunçores e transformaram as concepções alternativas que muitos traziam

consigo, em subsunçores estáveis, alinhados ao conhecimento científico que se tem

do fenômeno observado, sendo capazes de externalizar os novos saberes de forma

clara e lógica.

Os resultados sugerem que as atividades de simulação com Stellarium

facilitaram a evolução progressiva de conhecimentos científicos relevantes sobre os

fenômenos astronômicos estudados durante as aulas da sequência de ensino e

aprendizagem. Isso pode ser percebido pela aceitação que os educandos

demonstraram durante as aulas e nas discussões no grupo do whatsapp, mostrando

que a utilização desse recurso tornou as aulas diferentes das habituais e

proporcionou um entendimento aprimorado da Astronomia. Todas essas

observações proporcionadas durante a aplicação do instrumento didático descrito

60

nesse trabalho, nos leva a acreditar que o objetivo de inserir tópicos de Astronomia

nas aulas de Física do ensino médio por meio da utilização da sequência de ensino

e aprendizagem “O Stellarium como estratégia de ensino de Astronomia” foi

alcançado, pois ao final deste processo notou-se significativa melhora em todos os

aspetos conceituais explanados nas aulas, conforme exposto nos resultados das

atividades e nos questionários de concepções inicial e final aplicados. No entanto,

por melhor que tenham sido os resultados obtidos com essa estratégia, a mesma

não deve ser entendida como uma solução geral para o ensino de Astronomia nas

aulas do ensino médio, sendo este mais um, de muitos métodos que, se bem

aplicados, podem contribuir em aspectos específicos, mas não gerais, do processo

de ensino-aprendizagem, tanto para as aulas de Astronomia quanto para outras

disciplinas do currículo escolar.

61

Capítulo 6

Referências Bibliográficas

AMARAL, P; OLIVEIRA, C.V. Astronomia nos livros didáticos de ciências – uma análise do PNLD 2008. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia – RELEA, São Carlos, n. 12, p. 31-55, 2011. AUSUBEL, D. P. Aquisição e retenção de conhecimentos: uma perspectiva cognitiva. Lisboa: Plátano, 2003. BERNARDES, A.O. Observação do céu aliada à utilização do software Stellarium no ensino de Astronomia em turmas de Educação de Jovens e Adultos (EJA). Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia – RELEA, São Carlos, n. 10, p. 07-22, 2010. BRASIL. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias/ Secretaria de Educação Básica. – Brasília: Ministério da Educação, Secretaria de Educação Básica, 2006. 135 p.. BRETRONES, P.S. Disciplinas introdutórias de Astronomia nos cursos superiores do Brasil. 1999. 200 f. Dissertação (Mestrado em Geociências) – Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1999. FILHO, V.B.L, et al. Desenvolvimento de uma metodologia de ensino de Astronomia com o uso de software livre. In: 63° Reunião Anual da SBPC, 2011, Goiânia. Anais... Goiânia: UFG, 2011. Disponível em: http://www.sbpcnet.org.br/livro/63ra/conpeex/prolicen/prolicen.html. Acesso em: 17/08/2016 FRÓES, A. L. Astronomia, astrofísica e cosmologia para o Ensino Médio. Revista Brasileira Ensino Física. Vol.:36; n° 3, 2014. GLEISER, M. Da Série de Livros Fantástico:Poeira das Estrelas. São Paulo: Globo, 2006. GLEISER, Marcelo. A dança do Universo: dos mitos de criação ao Big Bang. São Paulo: Companhia das Letras, 1997. 434 p.

62

HAWKING, S. & MLODINOW, L. Uma Nova História do Tempo. Rio de Janeiro: PocketOuro, 2008. HORVATH, J. E. O ABCD da Astronomia e Astrofísica. 1a edição. Livraria da Física, 2008. 232 p. KANTOR, C. A. Educação em Astronomia sob uma perspectiva humanístico científica: a compreensão do céu como espelho da evolução cultural. Tese de doutorado. São Paulo: USP, 2012. KAWAMURA, M. R. D. HOSOUME, Y. A contribuição da Física para um novo Ensino Médio. Física na Escola, Porto Alegre, v. 4, n. 2, p. 22-27, 2003. KRASILCHICK, M. Pratica de ensino de biologia. São Paulo: Edusp, 2005. LANGHI, R.; NARDI, R. Dificuldades interpretadas nos discursos de professores dos anos iniciais do Ensino Fundamental em relação ao ensino da Astronomia. Revista Latino Americana de Educação em Astronomia, Limeira, n. 2, p. 70 – 75, 2005. LONGHINI, M.D. MENEZES, L.D. Objeto virtual de aprendizagem no ensino de Astronomia: Algumas situações propostas a partir do software Stellarium. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, n. 3, p. 433 – 448, 2010. LOPES, L. L. Estrelas de Nêuntons: do gás de nêutrons livres à inclusão de híperons e campo magnético. Dissertação de Mestrado.Florianópolis: UFSC, 2012. MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa. Brasília: Editora da UnB. 1999. 129 p. MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa: Um Conceito Subjacente. Aprendizagem Significativa em Revista, v.1, n° 3, dez. 2011. Disponível em:

http://www.if.ufrgs.br/asr/artigos/Artigo_ID16/v1_n3_a2011.pdf . Acesso em: 12/10/2016. MOREIRA, M. A. Mapas Conceituais e Aprendizagem Significativa. Revista Chilena de Educación Científica, Santiago, Chile: v. 4, n. 2, p. 38-44, 2005. Disponível em: <http://moreira.if.ufrgs.br/mapasport.pdf>. Acesso em: 15/11/2016.

63

MOREIRA, M.A. Al final qué es aprendizaje significativo? Revista Qurriculum, La Laguna, 2012, pag. 29-56. Disponível em: NEWGRANGE. Departamento de Artes, do Património, Regional, Rural e Assuntos Gaeltacht. Disponível em: http://www.worldheritageireland.ie/bru-na-boinne/built-heritage/newgrange/. Acesso em: 28/06/2016. OLIVEIRA, K.. SARAIVA, M. F. Astronomia e Astrofísica. 3a edição.Livraria da Física. São Paulo, 2014. PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS (5ª A 8ª SÉRIES): Ciências Naturais Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC /SEF, 1998. 138 p PINTO, L.T. O uso dos jogos didáticos no ensino de ciências no primeiro segmento do ensino fundamental da rede Municipal de Duque de Caxias. Rio de Janeiro, 2009. RISCHBIETER, L. Os inimigos da infância. São Paulo: Folha de São Paulo. 26 de julho 2009. SERAFIM, M.L; SOUZA, R.P. Multimídia na educação: o vídeo digital integrado ao contexto escolar. Tecnologias digitais na educação. UEPB – Campina Grande, Paraíba, 2011. SPINELLI, W. Os objetos virtuais de aprendizagem: ação, criação e conhecimento. Disponível em: Acesso em: 12/09/2016. STELLARIUM.ORG. Stellarium 0.15.1. Software livre do tipo planetário. Disponível em: <http://www.stellarium.org/>. Acesso: 04/08/ 2016. TREVISAN, R.H et al. O aprendizado dos conceitos de astronomia no ensino fundamental. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, n.15, Curitiba, 2003. TROGELLO, A. G. O ensino de Astronomia: recriando uma esfera celeste didática. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 32, n. 1, p. 223-244, 2015. TYSON, N. D. G. & GOLDSMITH, D. Origens: catorze bilhões de anos de evolução cósmica. 5° edição. São Paulo: Planeta do Brasil, 2015. 364 p.

64

VALENTE, J.A. Computadores e Conhecimento: repensando a educação. Campinas, SP: NIED – UNICAMP, 1993. XAVIER, P.R. Estruturas estáticas e suas relações conceituais com a aprendizagem significativa: construção de um roteiro experimental para professores. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte: PUC, 2010.

APÊNDICE I

SEQUÊNCIA DE ENSINO APRENDIZAGEM

O STELLARIUM COMO ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE

ASTRONOMIA

1.1 INTRODUÇÃO

As sequências de ensino aprendizagem – SEA – consistem na proposta de

agrupar um conjunto de atividades para se ensinar um determinado conteúdo ou

tópico do mesmo. Elas são organizadas de acordo com o interesse do professor em

obter êxito sobre a aprendizagem de seus alunos. É composta, na maioria das

vezes, de atividades e de uma avaliação que se dá de forma contínua, num

processo interativo em que o principal objetivo é a aprendizagem significativa, que

busca valorizar as respostas dos alunos e trabalhar de forma dialógica e humanista.

Dessa maneira é imprescindível que o professor aloque e organize as atividades a

serem trabalhadas de forma sequencial, abordando os principais fenômenos do

conteúdo a ser explorado, permitindo que o discente alcance o entendimento.

A sequência de ensino proposta tem como enunciado “O Stellarium Como

Estratégia Para o Ensino de Astronomia”, limitando-se à Astronomia de posição. O

programa utilizado consiste num planetário que possibilita simular desde fenômenos

astronômicos simples como a passagem meridiana, os pontos cardeais, as fases da

Lua, até aspectos mais complexos, como a distância entre galáxias, buracos negros

e estrelas, que são de difícil observação a olho nu. Assim, inúmeros tópicos

relevantes dessa ciência puderam ser investigados com esse software. Dentre as

tantas motivações para se utilizar esse programa, destacam-se quatro:

1. Por ser um software livre, ele possibilita ao usuário baixá-lo gratuitamente na

plataforma www.stellarium.org e executá-lo em todos os sistemas operacionais.

Com isso ele pode ser instalado nos computadores das escolas sem a

necessidade de compra ou de autorização para instalação.

2. A interface tridimensional permite ao usuário visualizar os astros com a mesma

nitidez de um telescópio ou um binóculo potente, de maneira que a simulação

ajuda a resgatar alguns subsunçores1 que se encontram referentes a imagens ou

observações com instrumentos ópticos, feitas pelos discentes anteriormente.

3. A familiaridade dos jovens com os recursos tecnológicos favorece o processo de

adaptação com os comandos do software, otimizando o tempo de aplicação da

1 Em termos simples, subsunçor é o nome que se dá a um conhecimento específico, existente na estrutura cognitiva do educando, que serve de ideia-âncora para dar significado a um novo conhecimento que lhe é apresentado ou por ele descoberto (MOREIRA, 2010).

SEA e atraindo a atenção dos discentes, uma vez que recai em um recurso

corriqueiro em suas vidas.

4. As inúmeras informações presentes em seu catálogo permitem conhecer diversos

aspectos dos astros a serem estudados. Além disso, a combinação de comandos

permite simulações de fenômenos astronômicos difíceis de serem observados

com telescópios médios, o que torna esse software uma excelente ferramenta

para o ensino de Astronomia nos diversos níveis de ensino, do básico ao

avançado.

Essa sequência de ensino aprendizagem procura explorar essencialmente o

software livre Stellarium como um objeto potencialmente significativo para a

aprendizagem de Astronomia. Para isso, na elaboração da SEA, os conteúdos foram

estruturados com uma linguagem simples e acessível, numa organização que

permite ao aluno adquirir novos subsunçores e inseri-los à sua estrutura cognitiva.

Segundo Moreira (2010), o material a ser utilizado deve ter significado lógico e os

sujeitos devem ter conhecimentos prévios adequados para dar significado aos

conhecimentos veiculados por esses materiais. Os conhecimentos prévios

mencionados são percebidos com aplicação de alguma atividade, uma roda de

conversa ou qualquer outro mecanismo que possibilite ao professor dimensionar a

bagagem que esses discentes trazem consigo. No caso dessa sequência, a

estratégia adotada para verificar os subsunçores relacionados aos conhecimentos

astronômicos dos alunos foi a aplicação de um questionário inicial contendo

perguntas que contemplam conceitos básicos de Astronomia de posição.

Outro fator importante é o modo como ocorre a avaliação, que nessa

sequência se caracteriza como formativa, que é aquela que avalia o aluno durante

todo o processo de aprendizagem, também conhecida por avaliação contínua, que

se preocupa com os significados apresentados e como está sendo construído o

conhecimento do aprendiz sobre aquele determinado assunto, contribuindo para

uma aprendizagem significativa. Para Moreira (2010), a avaliação da aprendizagem

deve acontecer de maneira formativa e recursiva. Nesse sentido, é necessário

buscar evidências da ocorrência de uma aprendizagem significativa, que pode ser

feita analisando a disposição em aprender que os alunos demonstram ao longo das

aulas, como estão desenvolvendo as atividades propostas e se os novos conceitos

propostos estão interagindo com os recém-adquiridos.

Para auxiliar esse processo, é importante a recursividade da avaliação, ou

seja, permitir que o discente refaça a atividade quantas vezes for necessário até que

o novo subsunçor se estabilize na sua estrutura cognitiva. Ao fazer isso, o aprendiz,

não estará de forma alguma burlando as regras, mas sim, adquirindo conhecimento

que o permita, externalizar, explicar e justificar as respostas. Esse método de

avaliação se contrapõe aos modelos atuais que potencializam a aprendizagem

mecânica e valorizam a matematização de conceitos essenciais ao ensino de

Astronomia e de Física em geral. Porém, se o professor almeja inserir conceitos

significativos aos conteúdos trabalhados, é essencial que acompanhe o processo de

forma contínua e esqueça a avaliação classificatória extremamente sem vínculo com

o cotidiano do discente.

A simulação na Astronomia é uma estratégia interessante para satisfazer a

recursividade da avaliação, pois ao contrário das observações em tempo real, esta

possibilita analisar várias vezes um fenômeno, que, na natureza, demoraria dias,

meses, séculos e até milênios para acontecerem. Nessa perspectiva, o Stellarium

apresenta-se como um dos melhores softwares astronômicos da atualidade, sendo

utilizado por diversas instituições de ensino no Brasil e no mundo. No intuito de

promover o estudo da Astronomia entre os alunos de ensino médio, para que esta

disciplina não passe despercebida na vida desses jovens como mais um tópico visto

nas disciplinas do ensino básico, foi elaborado essa SEA que caracteriza-se

basicamente em um estudo sobre o sistema solar, as fases da Lua e o ciclo

evolutivo das estrelas, usando como principal ferramenta o software livre Stellarium.

1.2 Objetivos

· Trabalhar o software Stellarium como ferramenta para o ensino de Astronomia

– meio de instalação, manuseio do software e roteiro de ensino potencialmente

significativo – extraindo de suas simulações atividades que instiguem os alunos

a prosseguirem em investigações futuras sobre outros tópicos além dos que

serão trabalhados nessa SEA.

· Mostrar as principais características da Lua, tais como: fases da Lua,

composição do solo lunar e distância da Lua à Terra, por meio de atividades

desenvolvidas com auxílio dos recursos de simulação do Stellarium.

· Ensinar Astronomia de posição verificando quais são as estrelas que formam

as principais constelações visíveis no céu noturno – Órion, Leão, Escorpião,

Pegasus – que são símbolos de cada estação do ano para o hemisfério sul,

bem como as principais estrelas presentes nessas constelações, a sua

distância até a Terra e como se localizar por elas.

· Estudar o sistema solar atual e a nova classificação dos corpos não luminosos,

assim como as características principais de cada planeta e da estrela presente

em nosso sistema, o Sol.

· Conhecer os princípios da formação e da evolução estelar.

1.3 ORIENTAÇÕES PARA APLICAÇÃO E ESTRUTURA ORGANIZACIONAL

Essa sequência pode ser trabalhada como um projeto de extensão ou de

ensino, a depender da escolha do professor. Este produto pode sofrer mudanças em

sua organização ou sequenciamento conforme necessidade do meio ao qual o

público alvo esteja inserido. A carga horária prevista para a sua aplicação é de nove

aulas de cinquenta minutos que poderão ser alocadas de forma modular ou

intercaladas, uma vez que a sequência será realizada em sua maior parte no

laboratório de informática da instituição. Entretanto, essa sequência foi desenvolvida

num período de quatro meses, de abril a julho de 2016, conciliando as simulações

dos astros no Stellarium e algumas observações com telescópio, dentro de um

projeto de ensino de Astronomia que ocorreu no período vespertino na instituição.

Nesse período, foram realizadas quatro observações, que contemplaram a

visualização do Sol, da Lua, de Júpiter, Saturno e Marte com o intuito de promover o

projeto na escola e instigar mais jovens a participarem do projeto em edições

futuras. Outra fonte de motivação é mostrar o quão realista são as imagens

projetadas pelo simulador quando comparadas com as imagens obtidas pelo

telescópio.

A sequência de ensino e aprendizagem, ao contrário de um livro, não pode

ser encarada como um roteiro fechado. Ela é sujeita a alterações durante todo o

processo de aplicação. Essa flexibilidade é necessária por contemplar um método

de ensino formativo e contínuo, cuja observação do que está sendo realizado pelo

aprendiz é essencial para o êxito do método adotado. É importante reiterar que os

questionários de concepções iniciais, bem como as atividades realizadas durante a

aplicação, constituem partes integrantes da sequência. Elas é que permitirão

valorizar o conhecimento inicial do discente e avaliar a sua aprendizagem no final do

processo. Para ajudar na percepção do que é necessário ser mudado ou daquilo

que está dando certo, ao longo da aplicação é importante um acompanhamento

contínuo das atividades, da frequência e do interesse do aprendiz, que pode ser feito

através de uma ficha de acompanhamento ou um diário de atividades.

Nessa sequência, além da ficha de acompanhamento, ao final de cada

atividade, o participante tinha a opção de abordar os aspectos positivos e negativos

de tudo o que foi feito, abordando também o grau de instrução que o assunto

discutido lhe propiciou. É importante ressaltar também a necessidade da sequência

estar alinhada à disponibilidade de recursos ofertados pela escola. Nesse sentido é

de suma importância para a execução da sequência aqui exposta, a existência de

um laboratório de informática com possibilidade de instalação do Stellarium.

É aconselhável que se crie um mecanismo que possibilite a interação

professor – aluno de maneira semipresencial, para que informações e materiais que

serão utilizados nas aulas possam ser disponibilizados, assim como dúvidas e

curiosidades esclarecidas. Nessa sequência, a interatividade se deu através de um

grupo de whatsapp e um grupo de e-mails que facilitaram a comunicação entre

todos os integrantes do projeto. Uma observação se faz necessária aos alunos que

não tem acesso à internet em casa e nem celular para acesso ao grupo de

whatsapp, uma vez que a não percepção disso pode levar o aprendiz a não interagir

e desmotivá-lo a continuar no projeto.

As informações quanto ao endereço de e-mail, número de telefone e acesso a

internet podem ser obtidas no questionário de concepções iniciais. Aos alunos que

não possuem os recursos citados, é interessante disponibilizar todos os textos que

forem utilizados e o manual de uso do stellarium impressos no início do segundo

encontro, logo após a análise do questionário inicial. Isso confirma a necessidade de

se saber, além dos subsunçores, aspectos sociais dos aprendizes envolvidos.

O número de participantes do projeto deve ficar à critério do professor. No

entanto, sugere-se que o número de participantes seja limitado ao número de

computadores disponíveis no laboratório da instituição. Isso porque, durante a

realização das atividades dessa sequência, alguns alunos demonstraram

dificuldades com relação aos comandos do software e conceitos básicos de

informática, que se tornaram identificáveis durante o atendimento individual. Em

situações em que mais de dois alunos utilizaram a mesma máquina, observou-se

que apenas um executava os comandos e o outro ficava por conta de auxiliá-lo,

inibindo o desenvolvimento da habilidade técnica no “auxiliar”. É importante salientar

que isso não impede que os discentes comuniquem ou troquem informações entre

si. Esse diálogo existiu durante toda a aplicação da sequência e foi primordial para

os resultados alcançados.

É conveniente que antes de propor essa sequência dentro de suas aulas ou

dentro de um projeto de ensino de Astronomia, o professor se prepare para trabalhar

com o software, e para isso uma gama de tutoriais no Youtube contribuirá para esse

aprendizado de forma rápida. Porém, dentro das pesquisas realizadas, o melhor

referencial para se trabalhar com Stellarium é de autoria do professor Dr. João

Batista Garcia Canalle, do instituto de Física da Universidade do Rio de Janeiro.

Nesse tutorial2, ele mostra todas as funções do software e comenta os fundamentos

astronômicos envolvidos na simulação. Embora seja um software de fácil acesso, no

decorrer das atividades o uso de teclas de atalho são essenciais para resolver os

problemas propostos e combinar recursos que potencializam as simulações. A fim

de facilitar o entendimento dos comandos, um manual com as principais teclas de

atalho do stellarium foi confeccionado e encontra-se no apêndice 2 da sequência.

No quadro 1, estão expressas todas as etapas desenvolvidas e sugeridas

nessa sequência, com o respectivo número de aulas utilizadas para tal e o tempo

sugerido para aplicação de cada atividade. Seguindo a numeração que acompanha

a atividade, o professor ou leitor que queira utilizar essa sequência encontrará textos

informativos sobre o tema trabalhado por cada tópico da tarefa e a descrição dos

comandos que serão utilizados. No caso de tópicos em que se sugerem vídeos, as

sinopses dos mesmos e os endereços eletrônicos também estão disponíveis.

Para finalizar, é importante mais uma vez ressaltar que o material aqui

exposto consiste numa proposta de sequência de ensino e aprendizagem que pode

ser aplicada no ensino médio, visando ensinar conceitos de Astronomia, utilizando

basicamente simulações com o software livre Stellarium. Entretanto, a sequência

2 Tutorial disponível no endereço eletrônico: https://www.youtube.com/watch?v=vwpUFoIdVoY. Nessas aulas, o professor Dr. João Batista Garcia Canalle do Instituto de Física da Universidade Estadual do Rio de Janeiro, mostra todos os comandos e funções do software livre Stellarium na sua versão 0,10.2 win 32, que apesar de ter sido atualizada para versão 0.15.1, trabalha com os mesmos comandos da anterior, tendo apenas sido adicionados alguns recursos cuja combinação de comandos para acessá-los se encontra no manual elaborado no apêndice 2 dessa SEA.

aqui apresentada não pode ser entendida como um mecanismo engessado,

devendo, à medida que for aplicada, sofrer alterações e complementações se

necessárias.

Quadro 1 – Organização das atividades a serem desenvolvidas durante a aplicação

da sequência e o tempo estimado para aplicação das mesmas.

AULAS RECURSOS UTILIZADOS DURAÇÃO

1°aula Aplicação do questionário de concepções iniciais. 50 min.

2° aula

Aula expositiva abordando marcos históricos e aspectos conceituais da Astronomia. 35 min.

Vídeo sobre a teoria do Big Bang e debate com a turma. 15 min.

Atividade prática I com os comandos do Stellarium utilizando manual do Stellarium disponibilizado no apêndice 2.

50 min.

3° aula

Vídeo sobre as fases da Lua e discussões do assunto. 15 min.

Aula expositiva e debate sobre os aspectos abordados no texto de apoio I

35 min.

Atividade prática II. 50 min.

4° aula

Aula expositiva (apresentação de trabalho em grupo) e debate sobre os aspectos abordados no texto de apoio II.

50 min

Atividade prática III. 50 min.

5° aula

Aula expositiva e debate sobre os aspectos abordados no texto de apoio III.

50 min.

Atividade prática IV. 50 min.

A1 – PRIMEIRA AULA

Tema: Aplicação do questionário de concepções iniciais.

Objetivos:

1. Conhecer as principais dificuldades e subsunçores presentes na estrutura cognitiva dos discentes.

Recursos instrucionais: questionário de concepções iniciais.

Motivação: Resolução do questionário.

Tempo estimado para aula: 50 minutos.

Desenvolvimento:

O professor deve iniciar a aula explicando o motivo da aplicação do questionário,

mencionando que o mesmo consiste num instrumento que possibilitará desenvolver

atividades mais alinhadas aos conhecimentos prévios já existentes em suas mentes.

Avaliação: A avaliação deverá ser feita por meio da tabulação dos questionários,

observando quais são os tópicos que merecem maior atenção durante a aplicação

da sequência, verificando se os mesmos exigem a confecção de organizadores

prévios para auxiliar na aquisição de subsunçores estáveis na estrutura cognitiva

dos discentes participantes.

Obs.: O questionário de concepções iniciais utilizado nessa sequência de ensino e

aprendizagem “O Stellarium como estratégia para o ensino de Astronomia” encontra-

se nas três páginas subsequentes. É importante reiterar que as perguntas feitas

nesse questionário podem ser restruturadas, caso seja necessário, para se adequar

às necessidades da unidade escolar que for aplicada.

A 1.1– QUESTIONÁRIO DE CONCEPÇÕES INICIAIS

Prezado educando, Você está sendo convidado a responder a um questionário sobre conceitos astronômicos com base na proposta dos Parâmetros Curriculares Nacionais para os ensinos fundamental e médio. Ressaltamos que sua participação é muito importante e contribuirá, de forma indireta, para uma melhor compreensão do contexto de ensino de Astronomia e, como consequência, apontará elementos para uma melhoria efetiva do processo de ensino aprendizagem desse assunto durante as aulas que serão ministradas na sequência de ensino e aprendizagem: “O Stellarium como estratégia para o ensino de Astronomia”. É garantido total sigilo sobre sua identidade.

Nome: _____________________________________________________________

Série: ______ Instituição:_________________________________ Idade: ______.

Perguntas:

1. Você tem acesso à internet? ( ) Sim ( ) Não 2. Caso tenha assinalado a opção “Sim”, marque em qual/is local/is tem esse acesso. ( ) Em casa ( ) Na escola ( ) Outros. 3. Você possui celular com acesso a redes sociais? ( ) Sim ( ) Não 4. Você utiliza seu celular na escola? ( ) Sim ( ) Não

5) Você utiliza os recursos das Tecnologias da Informação e Comunicação (pesquisas à internet, softwares educativos, etc.) como apoio aos seus estudos? ( ) Sim ( ) Não

6. Você conhece algum software educativo? ( ) Sim ( ) Não. Caso tenha respondido “Sim”, qual/is? ______________________________________________ 7. Há quanto tempo estudou o conteúdo de Astronomia (sistema solar, fases da Lua, estrelas, buracos negro, etc.)? ( ) – Mais de 3 anos ( ) – Entre 1 e 2 anos ( ) – Menos de 1 ano ( ) – Não se lembra

8. Em qual (is) disciplina (s) você estudou tópicos de Astronomia?

( ) – Física ( ) – Geografia ( ) – Ciências ( ) Biologia

( ) – Outra ( ) – Não se lembra

9. Quando olhamos para o céu numa noite sem nuvens o que é possível ver?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

10. Qual a diferença do modelo heliocêntrico para o geocêntrico?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

11. Qual a diferença entre uma estrela e um planeta?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

12. Devido às diferentes posições da Lua em órbita ao redor da Terra, a

luminosidade que chega sobre a sua superfície varia, originando as fases da Lua.

De acordo com a figura abaixo e seus conhecimentos sobre as fases da Lua,

escreva a ordem de fases do astro com base na sua área iluminada.

13. Conhecer os Pontos Cardeais é muito importante para quem está começando a

estudar as belezas do Universo, porque eles podem nos ajudar a encontrar os

astros. A figura abaixo esquematiza o nascer e o ocaso do Sol, o que permite

determinar os pontos cardeais através do movimento aparente desse astro em

relação à Terra. Escreva nas lacunas o nome do ponto Cardeal referente à posição.

14. O nosso sistema solar é formado por quantos planetas? ______. Esses Planetas se movimentam? ( ) Sim ( ) Não

15. Faça um esquema (desenho) do sistema solar colocando os nomes e a

sequência correta dos planetas que orbitam o Sol.

16. Você já viu uma “estrela cadente”? ( ) Sim ( ) Não

17. O que é um Meteoro?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

18. Olhando para o céu, em uma noite sem nuvens, é possível observar algum

planeta?

( ) Sim ( ) Não

Caso tenha respondido “Sim”, quais podem ser observados? ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

19. O que diz a teoria do Big Bang? ______________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

20. Você já fez alguma observação com telescópio?

( ) Sim ( ) Não

21. O que você gostaria de saber sobre Astronomia?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

22. O que é uma galáxia?

__________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

23. Como as estrelas se originam?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

24.Qual o processo de conversão de energia que ocorre no interior das estrelas?

___________________________________________________________________

Muito obrigado pela sua contribuição!

A 2 – SEGUNDA AULA

Tema: Introdução à Astronomia e aos comandos do software livre Stellarium.

Objetivos:

1. Promover a Astronomia como um conhecimento essencial para o

desenvolvimento e sobrevivência do homem na Terra.

2. Conhecer alguns termos utilizados na Astronomia e seus significados, tais

como: azimute, zênite, abóboda celeste, dia solar, ano-luz, unidade

astronômica, eclíptica, parsecs, entre outros.

3. Trabalhar com as grades equatorial e azimutal do Stellarium, e com os

principais comandos das barras de menu vertical e horizontal do programa.

4. Mostrar as diferenças entre meteoros, asteroides e cometas; e entre planetas

e planetas anões.

5. Ensinar sobre o recurso de busca e variação da velocidade do tempo do

Stellarium.

6. Utilizar o manual com os principais comandos do Stellarium para trabalhar o

recurso de teclas de atalho.

Recursos instrucionais: questionário de concepções iniciais, manual com os

principais comandos do Stellarium, simulações, data show.

Motivação: aula expositiva de introdução à Astronomia com data show, vídeo sobre

a teoria do Big Bang e simulações com Stellarium utilizando o manual de uso

disponibilizado no apêndice 2 dessa sequência.

Tempo estimado para aula: duas aulas de 50 minutos.

Desenvolvimento:

O professor deve iniciar a aula com um diálogo que instigue os alunos a

expressarem seus conhecimentos prévios de Astronomia, fazendo algumas

perguntas, por exemplo:

1. O que vocês sabem sobre Astronomia?

2. Quais monumentos astronômicos você conhece?

3. Qual a importância da Astronomia para a evolução das civilizações?

4. O que afirma a teoria do Big Bang?

5. Vocês já ouviram falar de algum software que possibilite simular fenômenos

astronômicos?

6. Quais objetos astronômicos vocês acham mais interessantes?

Após essa breve discussão o professor deve iniciar uma aula expositiva utilizando a

apresentação dos slides de “Introdução à Astronomia”. Essa apresentação está

disponível no endereço eletrônico < https://sites.google.com/site/lbnfisica/ >

juntamente com um vídeo que simula a nebulosa cabeça de cavalo na constelação

de Órion. Este vídeo deve ser baixado juntamente com a apresentação e colocado

na mesma pasta para evitar transtornos durante a projeção, pois o mesmo integra o

slide na página de número 12. Essa apresentação é composta por vinte e três slides

que contemplam aspectos históricos e conceituais da Astronomia. A partir das

informações contidas nele e nos textos de apoio o professor pode retomar o debate

inicial e fazer algumas correções, caso seja necessário, às respostas dadas pelos

discentes.

Para complementar essa etapa é interessante o professor projetar o vídeo:

ABC da Astronomia [3] Big Bang. Esse vídeo tem duração de [3:40 min] e mostra

alguns aspectos importantes da teoria mais aceita para explicar a origem do

cosmos, trazendo valores atuais do tempo de existência do universo [13,7 bilhões de

anos] e discutindo assuntos que são escassos nos livros didáticos, citando, por

exemplo, o surgimento do espaço e do tempo junto com a grande explosão. O vídeo

pode ser encontrado no endereço < https://www.youtube.com/watch?v=CH24yfMrA9

4>. Vale ressaltar que as discussões não devem se aprofundar no estudo da

cosmologia, mas sim, dos aspectos conceituais que envolvem a teoria do Big Bang,

de maneira que esses conceitos auxiliem em outros momentos da sequência.

Após essa etapa, inicia-se o estudo dos comandos do software, que deve ser

feito por meio da resolução da atividade prática II, que envolve simulações com

Stellarium. É importante que o professor faça as simulações junto com os alunos e

as projete num anteparo que possibilite a visualização por todos. Além disso, no

momento em que estiverem ocorrendo as simulações é interessante que o professor

instigue os alunos a utilizarem o recurso do manual do Stellarium, disponibilizado no

apêndice 2 dessa sequência para que os educandos se habituem a utilizar essa

ferramenta para se orientarem durante as simulações.

A 2.1 – ATIVIDADE PRÁTICA I: “CONHECENDO OS COMANDOS DO STELLARIUM”

O Stellarium é um software tipo planetário que faz simulações de diversos

fenômenos astronômicos, dos mais simples aos mais difíceis de serem observados.

No intuito de promover a rápida familiaridade com o programa, desenvolvemos um

manual com os principais comandos do Stellarium para auxiliá-lo na resolução

desta, e das demais atividades dessa sequência. Logo, sempre que necessário

recorra a esse manual para se orientar sobre qual tecla de atalho ou menu, deve ser

utilizado para observar o fenômeno desejado.

Questões

1. Dê um duplo click no ícone do Stellarium presente na área de trabalho do seu

computador. Em seguida, abra a janela de localização [F6] e altere a localização do

programa para as coordenadas de sua cidade. Feito isso, escreva na lacuna a

seguir a altitude que sua cidade apresenta em relação ao nível do mar segundo

informações disponibilizadas no programa. ______________

2. Procure na barra de menu vertical a janela data e hora, e mude o horário para 12

h do dia que fará a simulação, click em cada ícone exposto na coluna direita da

tabela abaixo; e complete a coluna da esquerda escrevendo o que ocorreu após

cada click.

3. Com a janela de pesquisa do Stellarium encontre o Sol, centralize-o com a tecla [

T ] e aumente a velocidade do tempo [ L ]. Em seguida ligue a grade azimutal e

responda as perguntas a seguir.

a) qual nome da linha imaginária descrita pelo Sol durante seu movimento aparente

no céu? _____________________________________________________________

b) qual a distância da Terra até o Sol para essa data, em km? __________________

c) qual o ângulo (aparente) máximo que ele atinge nesse dia? __________________

4. Procure pela janela de opções de céu e de visualizações e ligue a opção

marcações. Posteriormente mude a projeção para ortográfica, tire a atmosfera e a

superfície, insira a grade azimutal e responda as seguintes perguntas:

a) o que acontece com a abóboda celeste após essa sequência de comandos?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

b) clicando na tecla de atalho [ L ] o que muda na abóboda celeste?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

c) ao ligar a linha eclíptica o que se pode observar do movimento dos planetas em

relação ao Sol? A posição deles varia muito em relação à linha imaginária descrita

pelo Sol? Justifique. __________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

5. Qual a distância, a fase e o percentual de área iluminada pelo Sol a Lua

apresenta para a data da observação? ____________________________________

___________________________________________________________________

6. Selecione a Lua como base [ Ctrl+G ] e localize a Terra com a janela pesquisa.

Como é a Terra vista da Lua? Na fase de Lua nova a Terra é vista da Lua?

Justifique a sua resposta.

7. a) A qual constelação pertence a estrela Sirius? ___________________________

b) A sua magnitude é maior ou menor que a do Sol? _________________________

c) Qual a sua distância em relação à Terra? ________________________________

8. Utilizando a função exibir exoplanetas encontre o sistema planetário 2 M 0122 –

24, e determine sua massa; seu raio e o ano de sua descoberta. [Dado: mJúpiter = 1,9

x 1027kg e rJúpiter = 69.911 km].

9. a) A qual constelação pertence a nebulosa cabeça de cavalo (Horsehead

Nebula)? ____________________________________________________________

b) Utilizando a função zoom, verifique se a imagem é parecida com a projeção feita

na apresentação de slides realizada no início da aula. ________________________

___________________________________________________________________

c) Essa nebulosa se encontra a quantos quilômetros da Terra?_________________

___________________________________________________________________

10. a) Que tipo de objeto celeste é Alpha Centauri B (! "#$%&)? ________________

b) Qual sua distância em relação à Terra? _________________________________

c) Esse objeto tem raio e massa maiores ou menores que o Sol? Justifique sua

resposta apresentando os valores obtidos com as simulações. _________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Avaliação: a avaliação dessa atividade deve ser recursiva, no sentido de possibilitar

os discentes refazer as simulações para se adaptarem aos comandos do software e

deve considerar a análise da resolução da atividade e a participação do aluno

durante a aula. A partir dessas observações o professor pode revisar alguns

conceitos na aula seguinte.

Observação: O manual com as principais funções das barras de menu vertical e

horizontal; e das teclas de atalho encontram-se no apêndice 2 dessa sequência de

ensino aprendizagem e deve ser entregue aos alunos no início da aula.

A.3 – TERCEIRA AULA

Tema: Conhecendo a Lua e seu aspecto de fases.

Objetivos:

1. Compreender o fenômeno de fases da Lua. 2. Conhecer a principal teoria que explica a origem da Lua. 3. Confeccionar um calendário lunar com recurso de simulação. 4. Mostrar que a Lua é o objeto celeste mais conhecido pelo homem.

Recursos instrucionais: projeção com Datashow, texto de apoio I e atividades de

simulação com Stellarium.

Motivação: Vídeo abordando o aspecto das fases da Lua, aula expositiva usando

Datashow, leitura e debate sobre o texto de apoio I.

Tempo estimado para aula: duas aulas de 50 minutos.

Desenvolvimento:

O professor de iniciar instigando os alunos a externar os conhecimentos prévios

existentes em sua estrutura mental. Para isso, é sugerido que o docente faça

perguntas sobre alguns aspectos que promova a curiosidade dos alunos, tais como:

1. O homem já foi à Lua?

2. A Lua é um satélite natural ou artificial?

3. Como a Lua surgiu?

4. A Lua aparece durante o dia?

5. Quais são as quatro fases da Lua?

6. Qual a cor da Lua?

Ao término dessas perguntas o professor deve projetar o vídeo “ABC da Astronomia

[ 7 ] Fases da Lua” que tem duração de [4:18 min], disponível no endereço

eletrônico <https://www.youtube.com/watch?v=N2wTtaJEtNY>. Esse vídeo mostra

que ao longo da história a Lua foi utilizada por diversas civilizações como

instrumento cronológico e meio de programar o plantio e a colheita na agricultura e

que, no decurso do mês o nosso satélite passa por um fenômeno conhecido como

fases da Lua, que apesar de parecer simples para um observador aqui na Terra,

contém detalhes de difícil explicação. Finalizada a projeção do vídeo o docente

deve iniciar uma aula expositiva abordando as principais informações presentes no

texto de apoio I, disponibilizado aos alunos na aula anterior. Ao término dessa

etapa, o professor deve pedir aos educandos para iniciarem a resolução da

atividade prática II, concentrando-os na confecção do calendário lunar, pois este

auxiliará na resolução das demais questões.

Além disso, na resolução desta atividade, é importante que o professor

trabalhe com os comandos de velocidade do tempo do Stellarium, tais como:

· J, diminui a velocidade do tempo;

· K, retorna o tempo para sua velocidade normal;

· L, aumenta a velocidade do tempo;

· 8, esse comando traz a simulação para o dia atual;

· =, aumenta um dia solar na simulação;

· -, diminui um dia solar na simulação;

· Ctrl + =, aumenta uma hora solar;

· Ctrl + -, diminui uma hora solar;

· T, centraliza a simulação no astro escolhido

Sugere-se, ainda, que o professor mostre aos alunos como deve ser feito o

preenchimento do calendário, seguindo o exemplo dado na questão 2, da atividade

prática II.

Avaliação: nessa atividade é importante o professor observar a participação dos

alunos durante as aulas, pois apesar de parecer simples, o aspecto das fases da

Lua é de difícil compreensão por parte dos discentes, que não conseguem associar

esse fenômeno ao jogo de sombras que envolvem o Sol, a Lua e a Terra. Por isso,

é muito significativo que o professor observe a confecção do calendário lunar

proposto e verifique se as demais respostas estão de acordo com as observações

realizadas e registradas pelo discente.

Observação: É essencial que o professor disponibilize o texto de apoio II, aos

alunos, com antecedência, para que possam fazer a leitura antes das aulas.

Durante a aplicação dessa sequência distribuímos os textos e o manual do

Stellarium no primeiro encontro, em formato de apostila, assim que terminamos de

aplicar o questionário de concepções iniciais.

A. 3.1 – TEXTO DE APOIO I: CONHECENDO A LUA.

A Lua é o único satélite natural da Terra e desde a antiguidade tem atraído

atenção de diversas civilizações que ao longo da história perceberam a

singularidade de seu movimento e a influência que esse astro exerce sobre o nosso

planeta. Com essas observações, o homem antigo percebeu que o aspecto da Lua

varia em ciclos de fases que se repetem aproximadamente a cada 29,5 dias. Essa

contribuição foi dada provavelmente por Anaxágoras, que viveu no século 4 a.C, e

teve suas observações registradas nas obras de Aristóteles (384 – 322 a.C), que

também pesquisou os aspectos da Lua e conceituou corretamente o fenômeno de

fases da Lua. Segundo Aristóteles essas fases “resultam do fato de que ela não é

um corpo luminoso, e sim iluminado pelo Sol. Logo, o fenômeno das fases da Lua

representa o quanto de luz do Sol incide sobre a superfície lunar”.

Uma característica importante desse astro é que seu período de rotação é

igual ao de translação, o que permite completar uma volta em torno de si no mesmo

tempo que completa uma revolução em torno da Terra. Com isso, a parte visível por

nós (iluminada) é a mesma e, a outra parte que também recebe luz do Sol, mas que

não conseguimos visualizar é chamado “lado escuro da Lua”. As quatro fases mais

características – Lua nova, Lua Quarto Crescente, Lua Cheia e Lua Quarto

Minguante – são classificadas de acordo com a porcentagem iluminada de sua

superfície, a seguir será descrito o passo a passo para classificação correta dessas

fases:

Lua Nova – É quando a Lua se encontra entre a Terra e o Sol e sua face visível

não recebe a luz o Sol. Nesse período, a Lua aparece no céu no período diurno,

nascendo e se pondo junto com o Sol. Porém, com o passar dos dias a Lua vai se

direcionando para Leste do Sol, e o lado da face visível começa a ficar crescente, e

aproximadamente uma semana depois tem – se 50% de sua superfície iluminada.

Lua Quarto Crescente – É quando metade da superfície oeste da Lua encontra-se

iluminada pelo Sol. Nesse dia a Lua nasce ao meio dia e se põe à meia noite, e Sol

e Lua estão a 90° um do outro. Nos próximos dias ela contínua a se deslocar para o

leste e a parte oeste contínua a crescer até ser completamente iluminada. Ou seja,

o quarto-crescente é o período de transição da lua nova para a crescente.

Lua Cheia – É quando o disco lunar totalmente iluminado é visível à noite. Nesse

período, Lua e Sol distam-se 180° quando observados da Terra, e os fenômenos de

nascimento e ocaso dos astros se invertem. Enquanto o Sol se põe a Lua nasce, e

quando o Sol nasce a Lua tem seu ocaso. A lua que até então se deslocava para

Leste passa a se orientar a oeste do Sol. Nesse movimento a superfície iluminada

vai decaindo até chegar a 50%, chegando ao seu quarto-minguante.

Quarto Minguante – É quando o ângulo entre a Terra e a Lua é quase reto, de

modo que apenas a metade do disco lunar é iluminada, e progressivamente essa

área vai diminuindo até atingir o dia zero do novo ciclo. Nessa fase a Lua nasce à

meia noite e se põe perto do meio dia.

FIGURA 1.1: Foto ilustrativa das fases da lua. Fonte: <http://www.mundodastribos.com/quais-sao-

as-quatro-fases-da-lua>.

O intervalo de tempo de 29 d 12 h 44 m 2,9 s compreende a uma lunação ou

período sinódico, que é o tempo que a Lua leva para reaparecer no mesmo local em

sucessiva conjunção com o Sol, ou seja, o intervalo entre duas fases consecutivas.

Já o período sideral, que corresponde ao prazo que a Lua descreve uma volta em

torno da Terra é igual a 27 d 7 h 43 m 11 s. Utilizando para tal o valor aproximado

de 27,3 dias, é fácil perceber que a Lua move-se ' 13° para Leste a cada dia em

relação às estrelas e '12° em relação ao Sol, adotando que este também se

desloca ' 1° para Leste. Esse movimento da Lua em torno da Terra influencia no

movimento de subida e descida das águas do mar. Esse fenômeno é perceptível a

olho nu, bastando para isso observar o atraso de ' 53 minutos nas marés e

comparar com o atraso no aparecimento diário da Lua em igual duração. Embora a

Lua seja a principal responsável pela subida e descida das marés por causa da sua

proximidade com o nosso planeta, o Sol também exerce influencia para o

acontecimento desse fenômeno. Mesmo estando cerca de 390 vezes mais distante

da Terra do que a Lua na abóboda celeste, sua massa de ' 2,7 x 107 vezes a da

Lua contribui para quase 40% das ações gravitacionais sobre as águas do mar.

Todas essas ações podem ser bem compreendidas pela gravitação universal de

Isaac Newton.

A Lua é o astro mais conhecido pela humanidade, a mais de um século tinha-

se conhecimento que a sua densidade é menor que a da Terra. Em 1609, já se

sabia que a superfície lunar tinha formato esférico e possuía elevações e

depressões em seu relevo, isso graças às observações feitas por Galileu Galilei

com o recém-inventado telescópio. Embora muitos aspectos desse astro já fossem

conhecidos, somente a partir da década de 1960 com as missões tripuladas do

projeto Apollo da NASA, é que de fato o homem pode recolher e pesquisar as

amostras de seu solo e compreender melhor a formação do nosso único satélite

natural. Os primeiros astronautas a pisarem no solo lunar foram Neil Armstrong e

Edwin Aldrin em julho de 1969. Além deles, outros nove astronautas em novas

missões do programa apollo, que teve sua última expedição em 1972, também

desceram até à Lua e trouxeram consigo amostra do solo para análises aqui na

Terra. Cerca de 382 kg de rocha e solo foram trazidos e, têm sido usadas desde

então no estudo sobre a origem, a geologia e a estrutura interna da Lua. Isso

permitiu identificar três materiais abundantes no solo lunar: o regolito, a maria e a

terrae. Esses dois últimos termos foram utilizados por Johannes Kepler para

distinguir as zonas altas e claras – terrae – das zonas baixas e escuras – maria. As

maria ou mares compreendem aproximadamente 17 % do solo lunar. Já o regolito,

que é uma mistura de pó fino e resíduos rochosos produzidos pelos impactos de

meteoritos e intempéries na superfície lunar, são compostos quimicamente ricos em

alumínio nas terras altas (terrae) e em ferro e magnésio nas terras baixas (maria). O

ferro e o magnésio são os principais componentes das rochas basálticas. No

entanto, o basalto presente é bem mais rico em ferro que o existente na Terra.

A massa da Lua é bem menor que a da Terra (cerca de 1/81vezes), isso faz

com que a gravidade lunar seja 1/6 da terrestre, o que favorece o escape das

moléculas de gases presentes em sua superfície. Enquanto a velocidade de escape

de uma molécula de gás na Terra é de 11 km/s, na Lua é de apenas 2,02 km/s, com

isso, ela não consegue reter os gases que formariam uma atmosfera mais

consistente e por isso sua pressão atmosférica é quase nula, algo próximo de 3 x

10-13 kPa. Valor praticamente insignificante se comparado aos 101,325 kPa da

atmosfera terrestre. Em síntese, pode-se dizer que a atmosfera lunar é desprezível.

Porém, nessa fina atmosfera foram encontrados alguns gases como hélio, argônio e

neon, o ultimo em maior quantidade, mas insuficiente para criar um halo luminoso

visível em torno da Lua. Essa descoberta foi feita recentemente a partir dos dados

coletados pela sonda não tripulada LADEE, da agencia espacial americana. Embora

tenha sido detectado em 2014, desde a missão Apollo a presença de neon na

exosfera lunar tem sido objeto de especulação. Grande parte dessa exosfera lunar

tem origem no vento solar, que consiste num fluxo de gás eletricamente carregado

que parte do Sol em direção ao espaço. O vento solar é composto majoritariamente

por hidrogênio e hélio, porém, muitos outros elementos o compõem. Todos esses

elementos colidem contra a Lua, ficando parte impregnada nas rochas de sua

superfície e os mais voláteis como argônio, hidrogênio e neon regressam para o

espaço formando a exosfera lunar.

As expedições lunares também contribuíram para a medição precisa da

distância entre a Terra e a Lua. As missões Apolo e a missão não tripulada russa

Lunakhod I e II instalaram no solo lunar prismas retrorrefletores, que são

dispositivos ópticos que refletem a luz de volta a sua origem com um mínimo de

espalhamento. Mesmo os raios desta não estando ortogonais à superfície do

retrorrefletor, uma onda eletromagnética é refletida de volta ao longo de um vetor

que é paralelo, mas com sentido oposto em rumo à fonte da onda. Parece estranho,

mas esse mecanismo, ilustrado na figura 1.2, mede com precisão a distância que a

Lua se encontra da Terra. Sendo que essa distância varia de 356.800 km (no

perigeu) a 406.400 km (no apogeu), apresentando um valor médio de 384.403 km.

FIGURA 1.2: Adaptação de esquema de feixe de laser incidindo contra os retrorrefletores fixados na

Lua pelas missões Apolo. Fonte: http://www.moonlandinghoax.org/8.html.

Com esse mecanismo os cientistas conseguem enviar um pulso de laser

contendo 100 quadrilhões de fótons, dos quais pouquíssimos conseguem retornar a

Terra. No entanto, o retorno de um único fóton é suficiente para medir a distância

entre esses astros até a casa dos milímetros. Isso permitiu verificar que a Lua está

se afastando da Terra cerca de 3,78 centímetros a cada ano devido à ação das

marés. A atuação da força gravitacional da Lua causa alterações no nível da água

do mar em nosso planeta, fazendo com que as marés se alinhem ao satélite

durante o movimento de rotação da Terra. No entanto, uma faixa das águas sempre

está um pouco à frente da Lua, o que resulta na transferência de energia da Terra

para as marés por meio da resistência apresentada pelas duas superfícies em

contato, movimentando-se uma em relação à outra. Essa grande massa de água

exerce sua própria atração gravitacional sobre a Lua, e como a Terra e a Lua são

ligadas pela gravidade, à medida que o movimento da Terra diminui ocorre uma

aceleração na Lua implicando numa força contrária à Terra, que faz com que o

nosso satélite se liberte 3,78 cm a cada ano. Considerando o período de sua

existência próximo de 4,5 bilhões de anos, a Lua já se distanciou da Terra 18 vezes

em relação ao período de sua formação. Esse fenômeno retarda a rotação da Terra

em 2 milissegundos por século, que apesar de parecer algo insignificante, aumenta

o dia terrestre em 4 horas a cada um bilhão de anos.

A Origem da Lua

A origem da Lua é um mistério, no século XVIII George Darwin, astrônomo

britânico filho de Charles Darwin, afirmava que a Lua se desprendeu da Terra

devido a rotação acelerada que nosso planeta tinha logo após a sua formação. Ele

e outros cientistas que aceitavam essa teoria, afirmavam que a região onde se

encontra o oceano pacífico, seria a parte da Terra que teria se desprendido. No

entanto, estudos geológicos apontaram que a crosta terrestre naquela região tinha

no máximo 200 milhões de anos, muito jovem se comparados com a idade de 4,5

bilhões de anos, que é a mais aceita atualmente para a Lua, e logo essa teoria foi

descartada. Porém, atribui-se a George Darwin a descoberta de que a Lua se afasta

da Terra, que só foi provado com as medições utilizando os painéis retrorrefletores

instalados pelas missões Apolo. Outra hipótese para origem da Lua, afirmava que o

nosso único satélite natural vagava pelo espaço e acabou sendo capturado pelo

campo gravitacional terrestre. Essa teoria foi logo descartada quando estudos

mostraram que um encontro próximo de astros dessa magnitude provocaria uma

grande colisão entre os astros, ou um afastamento definitivo. Para que isso fosse

possível, a atmosfera terrestre teria que ter uma abrangência extremamente

elevada a ponto de frear a Lua, colocando-a em órbita. Atualmente a teoria mais

aceita pela comunidade astronômica sobre a origem da Lua, afirma que um grande

corpo, possivelmente com a massa de Marte, colidiu com a Terra. Com esse

choque catastrófico, enormes quantidades de matéria teriam sido arrancadas do

nosso planeta. Esses componentes formaram um grande disco de matéria que

orbitaram a Terra por milhões de anos e com a ação da força gravitacional, esse

material foi se aglutinando até formar a Lua. Simulações feitas em

supercomputadores (Figura 1.3) mostraram que a maior quantidade de matéria teria

sido arrancada do nosso planeta e que esse choque aconteceu de “raspão”. Mesmo

sendo a teoria mais aceita para a origem da Lua desde 1984, essa hipótese não

consegue explicar por que os elementos voláteis não foram eliminados, no nível

exigido para colisões dessa magnitude.

Figura 1.3: Simulação da colisão entre um astro com as dimensões de Marte contra a Terra entre 30

e 50 milhões de anos após a origem do sistema solar. Fonte: Observatório Nacional.

Estima-se que esse planetesimal tenha se chocado contra a Terra entre 30 e 50

milhões de anos após a formação do sistema solar e, possuía dimensões próximas

às de Marte e uma massa equivalente a 10% a da Terra. Com o impacto, a

temperatura em nosso planeta teria alcançado os 10000 °C e parte do material

terrestre lançado ao espaço escaparam do campo gravitacional terrestre e se

perdeu no espaço interplanetário. A parte que ejetou e acompanhou a trajetória de

nosso planeta se aglutinou com a ação da gravidade e deu origem a Lua. As

principais características desse astro estão descritas na tabela 1.1.

Tabela 1.1: Principais características da Lua.

Massa 7,47 x 1022 kg

Densidade da Lua 3,34 g/cm3

Gravidade local 1,62 m/s2

Distância média da Terra 384.403 km

Velocidade de escape 2,02 km/s

Atmosfera 3 x 10-13 kPa

Período sinódico 29 d 12 h 44 m 2,9 s

Período sideral 27 d 7 h 43 m 11 s

Temperatura máxima na superfície

123°C

Temperatura mínima na superfície

- 233°C

Velocidade de translação

3700 km/h

Diâmetro 3476 km

Idade 4,53 x 109 anos

Inclinação da órbita 5,2°

Inclinação do eixo 6,7°

Fonte: OLIVEIRA e SARAIVA (2014).

A 3. 2 – ATIVIDADE PRÁTICA II: CONHECENDO AS FASES DA LUA COM STELLARIUM.

1. No dia 14 de novembro de 2016 aconteceu o fenômeno conhecido como

“superlua”, que é quando a Lua fica mais próxima da Terra do que o habitual. Esse

fenômeno faz com que a lua pareça 14% maior e 30% mais brilhante do que o

habitual, fazendo com que esse evento seja um dos mais contemplados e

aguardados da Astronomia. No entanto, a próxima vez que o fenômeno deverá ser

tão intenso ocorrerá apenas em 25 de novembro de 2034. Com base nos

conhecimentos de simulação que já têm, utilize a função “mudar data” [F5] do

Stellarium e mude a data para o dia 14 de novembro de 2016. Com o ícone “localizar

objeto” [F3] encontre a Lua e centralize-a com a tecla “T”. Em seguida responda:

a) qual fase a Lua apresenta nessa data? _________________________________

b) qual foi a distância mínima que ela esteve da Terra nesse dia?_______________

c) Qual a magnitude aparente e a magnitude absoluta da lua quando ela apareceu

no horizonte? _______________Esse valor variou ao longo da noite?__________

d) Essa medida tem alguma relação com a distância em que a Lua se encontra da

Terra? Justifique.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

2. Preencha as colunas da tabela abaixo com as informações solicitadas para as

respectivas datas e responda as perguntas seguintes.

Data Horário Superfície iluminada Distância

14/11/2016

15/11/2016

16/11/2016

17/11/2016

18/11/2016

19/11/2016

20/11/2016

21/11/2016

a) a superfície iluminada da Lua diminui ou aumenta nesse período? ___________

b) isso tem alguma relação com a distância que a Lua se encontra da Terra?

Justifique.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

c) a distância desse astro em relação à Terra aumentou ou diminuiu nesse período?

___________________________________________________________________

d) qual fase a Lua apresentou no dia 21/11/2016? ___________________________

3. Com base no conhecimento adquirido com as simulações utilizando o stellarium,

assinale a sequência correta para as fases da Lua de acordo com a ordem numérica

das figuras.

a) Lua Cheia, Lua Quarto Minguante, Lua Nova, Lua Quarto crescente.

b) Lua Nova, Lua Quarto Crescente, Lua Cheia, Lua Quarto Minguante.

c) Lua Nova, Lua Quarto Minguante, Lua Cheia, Lua Quarto Crescente.

d) Lua Nova, Lua Quarto Minguante, Lua Cheia, Lua Quarto Crescente.

4. A página a seguir traz uma tabela com a imagem da Lua em sua fase cheia. No

entanto, esse ciclo de fases varia durante o mês à medida que a área iluminada de

sua superfície se altera, apresentando outras fases, tais como: minguante, nova e

crescente. Utilizando a janela data/tempo [F5] do stellarium, mude a data para o dia

01/11/2016 e o horário para 7 h 00 min, acelere a velocidade do tempo [L] e registre

o horário em que a Lua aparece no horizonte. Em seguida dê um click na Lua,

centralize-a com a tecla [T], aproxime o astro dando zoom [/] e pinte a área

sombreada da Lua para essa data e horário de seu aparecimento conforme exemplo

abaixo:

Registre além do horário de surgimento do astro (H/S), o horário de seu ocaso (H/O),

utilizando a função aumentar velocidade do tempo [L]. Repita essa ação para os

próximos 30 dias até preencher a tabela e responda ao questionário abaixo com

base nos dados coletados nessa simulação. Obs.: Sempre que quiser voltar o tempo

a sua velocidade normal aperte a tecla [k]. (qualquer dúvida quanto aos comandos

do software recorra ao manual do Stellarium disponibilizado pelo professor).

SEGUNDA TERÇA QUARTA QUINTA SEXTA SÁBADO DOMINGO

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

DIA: H/S: H/OC:

a) A lua é um astro iluminado ou luminoso? Justifique.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

b) Na primeira semana a área iluminada da Lua aumentou ou diminuiu? Isso

caracteriza qual fase? _________________________________________________

___________________________________________________________________

c) No dia 08/11/2016 a Lua se encontra na fase crescente, quarto crescente, cheia

ou minguante? Justifique. _____________________________________________

___________________________________________________________________

d) Em quais dias do mês a Lua teve toda sua superfície iluminada (fase cheia)?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

e) A fase minguante da Lua começou em qual data? Nesse período sua área

iluminada diminuiu ou aumentou? _______________________________________

___________________________________________________________________

f) O que caracteriza a fase da Lua nova? Em quais dias esse fenômeno ocorreu?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

g) A Lua surge no céu sempre no mesmo horário? Caso esse tempo varie, qual a

explicação para tal fenômeno? __________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

h) Quantos dias, aproximadamente, a Lua demorou para repetir a mesma fase?

Qual nome que se dá a esse período? ____________________________________

A 4 – QUARTA AULA

Tema: Conhecendo o Sistema solar com Stellarium

Objetivos:

1. Conhecer as principais características do Sol.

2. Verificar se a distância da Terra ao Sol varia ao longo do ano.

3. Compreender o que é um planeta anão.

4. Entender o conceito de passagem meridiana.

5. Observar as principais características dos planetas do sistema solar.

6. Aprender sobre o cinturão de Kuiper e a nuvem de Oort.

Recursos instrucionais: Texto de apoio, questionário, simulações.

Motivação: leitura do texto de apoio II, simulação com stellarium e resolução do

questionário.

Tempo estimado para aula: duas aulas de 50 minutos.

Desenvolvimento:

O professor deve instigar os alunos para que eles expressem seus conhecimentos

prévios sobre o sistema solar fazendo algumas perguntas sobre os astros que o

compõem, tais como:

1. O Sol nasce em que posição geográfica?

2. Você pode olhar diretamente para o Sol?

3. A distância do Sol à Terra varia durante o ano?

4. Quais planetas podem ser vistos a olho nu?

5. Você sabe identificar algum planeta no céu?

6. Você sabe diferenciar um cometa de um asteroide?

Pelo fato do texto de apoio II ser longo, é sugerido que o professor o disponibilize

com antecedência, de preferência na aula 2, e forme grupos de maneira que cada

equipe fique responsável por apresentar uma etapa do texto durante a aula, no

formato de uma apresentação de trabalho. Ao término das apresentações o

professor deve pedir aos discentes que iniciem a resolução da atividade prática III,

para isso é interessante trabalhar com os comandos do software expostos abaixo, a

fim de auxiliar na atividade de simulação proposta. Vale ressaltar a importância de

disponibilizar o manual do Stellarium (apêndice 2) durante toda a aplicação da

sequência.

· J, diminui a velocidade do tempo;

· K, retorna o tempo para sua velocidade normal;

· L, aumenta a velocidade do tempo;

· 8, caso tenha mudado a velocidade do tempo, esse comando traz para o dia

atual;

· =, aumenta um dia solar na simulação;

· -, diminui um dia solar na simulação;

· Ctrl + =, aumenta uma hora solar;

· Ctrl + -, diminui uma hora solar;

· T, centraliza a simulação no astro escolhido (encontre o astro com [F5] e

depois centralize com [ T ];

· Ctrl + F, abre a janela de busca do astro, permitindo encontrá-lo na abóboda

celeste.

Assim como na aula 3, é aconselhável que o professor faça uma simulação inicial

para que os alunos vejam como trabalhar com os comandos do software, por

exemplo: fazer uma busca por Marte e Saturno, e abordar as diferenças entre os

dois. O texto de apoio II tem uma importância muito significativa nessa etapa, por

isso muitas respostas do questionário também exploram aspectos deste texto.

Avaliação: pode ser contínua por meio das observações da participação dos alunos

nas discussões e resolução dos questionários através das simulações realizadas.

A.4.1 – TEXTO DE APOIO II: CONHECENDO O SOL E O SISTEMA SOLAR.

O Sol

A noção antiga que a humanidade tinha do Sol era de uma grande esfera

brilhante responsável pelo dia, quando aparecia no horizonte, e pela noite quando

decaia no plano terrestre. Por muito tempo o povo pré-histórico e antigo, considerou

esse astro como algo sobrenatural, símbolo de poder e força. Algumas civilizações

como os Incas e os Astecas tratavam a veneração ao Sol como aspecto central de

sua cultura. Monumentos antigos como Stonehenge no Reino Unido, a pirâmide de

Kukulcán no México e Newgrange na Irlanda, mostram a influência desse astro no

aspecto cultural e cronológico dessas civilizações, que estabeleciam datas e

calendários de acordo com seu movimento.

Um dos primeiros registros científicos de explicação para o Sol foi dado por

Anaxágoras de Clazômenas (500 a.C – 428 a.C) que concluiu que o nosso astro era

uma grande bola de metal maior que a península de Peloponeso situado no Sul da

Grécia. No século III antes de cristo, o matemático grego Erastóstenes, primeiro a

medir o diâmetro da Terra, estimou a distância do Sol numa conotação ambígua,

que permitiam estimar valores entre 755 mil a 153 milhões de quilômetros. Já no

século I a.C, Ptolomeu calculou essa distância como sendo igual 1210 vezes o raio

terrestre. Outras contribuições, dentre essas, árabes, incluem a descoberta de que

a excentricidade orbital do Sol está em constante mudança.

Acredita-se que Aristarco de Samos foi o primeiro cientista a propor o modelo

heliocêntrico, considerando o Sol como centro do que hoje chamamos de sistema

solar. Os registros mais consistentes da idealização dessa teoria são atribuídos a

Nicolau Copérnico no século XVI. A partir da invenção do telescópio, essa teoria

consolidou-se como correta para a explicação do movimento dos astros do nosso

sistema por meio das observações de Galileu Galilei no século XVII. Galileu foi um

dos primeiros a registrar o fenômeno das manchas solares, teorizando que tais

manchas eram características da superfície solar ao invés de pequenos astros

passando entre a Terra e o Sol. Em 1673, Giovanni Cassini e Jean Richer

determinaram a paralaxe de Marte e com esta estimaram a distância do Sol em 140

milhões de quilômetros. Com essa distância, que é bem próxima do que se sabe

hoje, os cientistas passaram a fazer estudos mais complexos sobre esse astro.

Analisando esse contexto histórico, verifica-se que a evolução astronômica passa

diretamente pelas observações do Sol, com o passar do tempo, a aglutinação

dessas ideias permitiu o homem estabelecer padrões mais exatos para as medições

e entender aspectos de conversão de energia inimagináveis à época antiga.

Os estudos atuais apontam que o Sol é uma grande esfera incandescente

situada a 149.597.870,691 (1Unidade Astronômica - ua) quilômetros da Terra, que

produz quase toda a energia necessária para o ciclo da vida terrestre. Além disso, é

a estrela mais próxima de nós, e por consequência também é a mais estudada.

Esse estudo do Sol serve para entender como funcionam as outras estrelas e as

singularidades desses astros. A partir dessas análises observacionais, percebe-se

que o Sol é uma estrela comum no universo, gerando sua energia por meio da

queima de hidrogênio, convertendo-o em hélio, num processo conhecido como

fusão termonuclear que ocorre no seu núcleo com temperaturas que atingem perto

de 15 milhões de graus e pressão 300 bilhões de vezes superior à pressão do nível

do mar. É esse processo que produz a luz que a Terra usa para a fotossíntese, o

calor que equilibra a temperatura planetária e outras radiações importantes para a

vida na Terra. Já se sabe que o sol corresponde a 99,8% da massa de todo o

sistema solar, que possui 1.300.000 vezes o tamanho da Terra e tem massa igual a

1,9887973 x 1030 kg, cerca de 332.946 vezes a massa da Terra.

O processo de fusão nuclear no interior do Sol é praticamente o mesmo para

a maioria das estrelas, com dois núcleos de elementos leves se combinando para

formar um único núcleo de elemento pesado. Essa combinação exige que os

núcleos se colidam com uma energia cinética total alta para vencer a repulsão

coulombiana, permitindo que a interação nuclear forte passe a ser efetiva. Como a

repulsão coulombiana aumenta à medida que a carga aumenta, a fusão nuclear

acontece com mais facilidade em elementos com número baixo de prótons como o

hidrogênio. No entanto, além disso, o processo de fusão nuclear exige altas

temperaturas, e como no interior do Sol essa temperatura chega a ordem de 107 °C,

o processo de reação nuclear passa a ocorrer naturalmente com 4 núcleos de

hidrogênio 1 fundindo para formar hélio 4 mais dois pósitrons e dois neutrinos.

Nessa reação há liberação de 25 MeV de energia e uma luminosidade de

aproximadamente 4 x 1026 watts. Por consequência, a quantidade de Hidrogênio no

Sol está diminuindo à medida que a de Hélio está aumentando. Parte dessa energia

chega à Terra num processo de transmissão de calor denominado radiação, que

consiste na propagação de energia através de ondas eletromagnéticas, que são

ondas que podem se propagar no vácuo na velocidade da Luz. Um metro quadrado

de área terrestre recebe em média 1367,5 watts, que equivale a dez lâmpadas de

100 watts. A título de comparação, em um minuto o Sol produz energia igual a 10

milhões de vezes a energia produzida por toda a produção anual de petróleo na

Terra.

Estrutura do Sol

O Sol apresenta algumas camadas bem definidas, essas camadas são

responsáveis pela transmissão de energia do núcleo até a sua superfície. A figura

IV mostra um esquema da forma estrutural do Sol, composto por sete camadas,

cujas características de cada uma serão abordadas a seguir.

Figura 1.4: esquema da estrutura do Sol (fora de escala). Fonte: http://astroclube.blogspot.com.br.

Coroa solar: Essa é a parte mais externa e rarefeita do Sol. Nessa região, imensas

nuvens de gás aquecido e brilhante, conhecidos como proeminências, explodem,

estendendo a presença desses gases até o espaço através de partículas que

viajam lentamente para longe do Sol com temperatura que pode chegar a 1 milhão

de Kelvin. É nessa camada que são produzidos os ventos solares, que consistem

em partículas carregadas com alta energia (elétrons, prótons e neutrinos) que

viajam a 1600 km/s pelo espaço. Ao incidir-se contra o campo magnético terrestre

os ventos solares perigosos são presos, formando o cinturão de Van Allen.

Figura 1.5: imagem da coroa solar e suas proeminências. Fonte:

http://www.earthobservatory.nasa.gov.

Cromosfera: É uma camada de gás formada principalmente por hidrogênio e Hélio

que envolve o Sol, localizando-se, entre a fotosfera e a coroa solar. A temperatura

nessa região varia de 4300 a 40000 kelvins. Muito provavelmente essas altas

temperaturas devem ser provocadas por campos magnéticos variáveis criados na

fotosfera, que quando são transportados para a coroa por corrente elétrica deixam

parte dessa energia na cromosfera.

Figura 1.6: Eclipse solar observado na França, em 1999. Nessa imagem é possível observar as manchas avermelhadas da cromosfera e a coroa solar em cor branca. Foto: Luc Viatour.

Zona de transição: É uma região estreita da atmosfera solar, que separa a coroa,

que possui temperaturas extremamente altas, da cromosfera com temperatura mais

baixa. É formada basicamente pelo calor que desce da coroa para a cromosfera,

com temperaturas que variam de 1 milhão de graus Celsius, na base da coroa, para

algumas dezenas de milhares de graus nas proximidades da cromosfera.

Descobertas recentes indicam que a região de transição é bem definida e

localizada, composta de um plasma dinâmico e detalhadamente estruturado,

confinado no interior de cordões de um campo magnético filamentar.

Fotosfera: A fotosfera é uma fina camada da atmosfera solar, com cerca de 500 km

de espessura, que apresenta uma temperatura aproximada de 6000 °C. Estudos

recentes apontam que a fotosfera não é homogenia e seu brilho não é uniforme,

apresentando superfície análoga a de um líquido em ebulição, cheia de bolhas, que

tem diâmetros próximos aos 1500 km, chamados de grânulos, que duram cerca de

10 minutos.

Zona Convectiva: Na zona convectiva a temperatura atinge os 2 milhões de graus

Celsius e o plasma é extremamente denso e opaco. Essa região, que representa 15

% do raio solar, envolve a zona radiativa. Nela, a energia é transportada por

convecção, que consiste no transporte mecânico das moléculas do gás devido a

diferença de temperatura em suas partes.

Zona radiativa: Essa camada envolve o núcleo solar e a energia se propaga por

radiação, que não exige o movimento das moléculas do gás. Sendo os fótons os

responsáveis pelo transporte da energia gerada pelo processo de fusão nuclear que

ocorre no núcleo do Sol.

Núcleo: Toda a energia que chega até a Terra é produzida no núcleo do Sol. Nessa

região, a temperatura de cerca de 15.000.000 °C e a pressão 340 bilhões de vezes

a pressão atmosférica possibilitam reações nucleares. No Sol, essa reação consiste

na fusão de quatro núcleos de átomos de hidrogênio em uma partícula alfa que é o

núcleo de um átomo de hélio, que é 0,7% menos massiva do que os quatro prótons

que a formou. A diferença entre a massa inicial e a final é expelida como energia e

transferida até a superfície do Sol através dos processos de radiação e convecção.

Cerca de 600 milhões de toneladas de hidrogênio são fundidos em hélio por

segundo no interior do Sol, gerando cinco milhões de toneladas de energia pura,

que é a principal responsável pela vida existente no planeta Terra.

As manchas solares

As áreas mais escuras da fotosfera solar são chamadas de manchas solares,

e são regiões cuja temperatura local é menor que a média superficial do Sol, por

isso, em comparação com outras partes do astro parece mais escura. Elas são

causadas por intensa atividade magnética que inibe a convecção, formando áreas

de tempestades mais baixas na fotosfera. Esse fenômeno ocorre normalmente aos

pares, sendo uma em cada polo, por causa da polaridade magnética do nosso

astro. As manchas solares são divididas em umbra central e penumbra circundante,

enquanto a primeira é mais escura e tem campo magnético praticamente

perpendicular à superfície do Sol, a segunda é mais leve e seu campo magnético é

mais inclinado. Além de se movimentarem na superfície do Sol com movimentos de

expansão e contração, elas também podem viajar com velocidades de algumas

centenas de metros por segundo. Como o seu diâmetro pode variar de 16 km a

160.000 km, as mais extensas podem ser vistas da Terra. Mesmo com o avanço do

estudo sobre as manchas solares ocorrendo após as observações de Galileu Galilei

com telescópio, muito antes, no ano 28 a.C, já existiam registros desse fenômeno

na china.

Os planetas do sistema Solar

A teoria original da concepção atual para a origem do sistema solar é

atribuída ao filósofo Immanuel Kant e ao matemático Pierre-Simon Laplace.

Segundo eles como todos os planetas giram ao redor do Sol e em torno de si, numa

mesma direção (exceto Vênus) e num mesmo plano, implica que estes devem ter

se formado de uma mesma nebulosa, a qual chamaram nebulosa solar, que teria se

colapsado para formar o sistema solar, composto por um estrela, oito planetas,

alguns planetas anões e inúmeros corpos celestes que vagam pelo espaço

chamados asteroides, meteoros e cometas. Descobertas do século XX, apontam

que o Sol seria o centro dessa nebulosa solar e, por isso, foi o único astro a manter

sua temperatura. A idade atribuída à origem do nosso sistema solar é de

aproximadamente 4,6 bilhões de anos, pequena se comparado aos 13,7 bilhões de

anos estimados para a origem do universo.

Figura 1.7: Esquema das quatro etapas de formação do sistema solar. Adaptação. Fonte: http://historiasefemeras.blogspot.com.br/2015/11/sistema-solar.html.

Há 4,6 bilhões de anos atrás, uma nuvem gigantesca flutuava em um dos

braços espirais da Via Láctea. Essa nuvem, chamada de nebulosa, era formada de

poeira e gás, principalmente hidrogênio e hélio. Com o passar do tempo essa

nuvem começou a se contrair [figura 1.7-A], desmoronando em si mesma. Os

átomos, inicialmente separados, começaram a se colidirem, gerando calor. No calor

ascendente, os átomos colidiram mais frequentemente e violentamente.

Eventualmente, ele atingiram uma temperatura na qual os prótons nos seus núcleos

começaram a se fundir dando origem, no centro da nebulosa, ao Sol. O material da

nebulosa que não foi absorvido pelo Sol gerou em torno dele um disco plano de

poeira e gás, chamado de disco de acreção.

Após o grande colapso da nuvem começou a fase de condensação em que a

temperatura caiu rapidamente dando origem aos planetesimais [figura 1.7-C],

essenciais para a existência dos planetas que temos hoje. Os planetesimais se

desenvolveram por meio do acréscimo de material da nebulosa para dar origem aos

núcleos dos planetas, esse aumento foi maior para os planetas mais afastados do

centro, onde o material condensado da nebulosa continha silicatos e gelos, que

possibilitou estes se desenvolverem com massas várias vezes superiores a da

Terra. Esses planetas de massas maiores como Júpiter, Saturno, Urano e Netuno

são chamados de planetas jovianos e encontram-se distantes do Sol. Já os

planetas mais próximos, são classificados como terrestres, e compreendem os

quatro planetas mais próximos do Sol: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.

Embora os planetas jovianos consistam basicamente de hidrogênio e hélio, a

comunidade científica tem concluído a partir de cálculos da estrutura interna, junto

com medições das massas dos planetas, que os gigantes gasosos devem ter

núcleo sólido. Para esses quatro planetas e os demais planetas gasosos recém-

descobertos fora do sistema solar, esses núcleos são extremamente importantes,

pois a partir deles é que são atraídos os gases que basicamente compõe sua forma

atual. Dos planetas do sistema solar, Júpiter tem o maior desses núcleos, seguido

por Saturno, Netuno, Urano e Terra. A existência de inúmeros asteroides e cometas

que se parecem com os planetesimais sustentam o conceito de que há bilhões de

anos, milhões de planetesimais constituíram os planetas. Essa tem sido a ideia

mais aceita para a compreensão do surgimento planetário.

Outro aspecto bem peculiar quando se estuda a formação do sistema solar é

a compreensão de como se formaram as Luas. Com exceção dos planetas Mercúrio

e Vênus, todos os demais planetas do sistema solar possuem Luas. As maiores

dessas, com diâmetros de alguns milhares de quilômetros surgiram muito

provavelmente em colisões de planetesimais. Evidencias dessa teoria podem ser

exemplificadas com o cinturão de asteroides existente entre Marte e Júpiter. Nessa

região existem asteroides com centenas de quilômetros de diâmetro, que devem ter

crescido por meio de colisões entre planetesimais, mas que não se desenvolveram

por completo até formar uma Lua por causa da influência dos planetas já formados.

Os asteroides menores, com menos de 800 metros de diâmetro são considerados

planetesimais que cresceram a partir da poeira nebular, mas que nunca se colidiram

ao ponto de atingirem tamanhos necessários para a interação gravitacional.

Para as Luas que orbitam os planetas gigantes, essa teoria corresponde

bem, no entanto, não se pode generalizar. As Luas de Marte, Fobos e Deimos,

devem ter sido atraídas do cinturão de asteroides por seu campo gravitacional. Já a

nossa Lua, foi resultado da colisão de um protoplaneta do tamanho de Marte com a

Terra, que arremessou ao espaço uma grande quantidade matéria que se aglutinou

por interação gravitacional formando nosso encantador satélite de baixa densidade.

Esse impacto provavelmente ocorreu há 4,5 bilhões de anos, durante os 100

milhões de anos depois do início da formação dos planetas. Esse bombardeamento

marcou o fim dos estágios de formação do sistema solar, formado basicamente por

uma estrela comum, oito planetas, cinco planetas anões, centenas de milhares de

asteroides, trilhões de meteoroides e trilhões de cometas. As principais

características de cada um desses astros que compõe o sistema solar serão

esplanadas a seguir, conforme sua posição na abóboda celeste.

Mercúrio: É o planeta mais próximo do Sol e sua superfície apresenta crateras

como a Lua. Estima-se que seu núcleo tenha 1800 km de raio, seu manto 600 km

de espessura e sua crosta de 100 a 300 km. Enquanto seu núcleo é extremante rico

em Ferro, sua crosta é bastante semelhante à da Lua, com crateramento severo e

predominância de rochas basálticas. Esse crateramento, assim como na Lua, foi

favorecido pela baixa gravidade e consequente ausência de atmosfera.

Figura 1.8: Imagem de Mercúrio feita pela marine 10, que foi a primeira sonda a mapear o planeta Mercúrio. A parte mais clara corresponde a região que a sonda não conseguiu mapear. Fonte: https://www.nasa.gov.

A excentricidade da órbita de Mercúrio possibilita que o planeta varie sua

distância em relação ao Sol de 46 milhões de quilômetros no periélio, para 70

milhões de quilômetros no afélio. Por ter este aspecto e ser próximo do Sol,

Mercúrio apresenta as maiores variações de temperaturas do sistema solar,

alternando entre 700 K durante o dia a 100 K à noite. A sua densidade de 5,43

g/cm3 o coloca em segunda posição nesse quesito, perdendo apenas para a Terra.

Mercúrio dá uma volta completa em torno do Sol em 87,96 dias, com velocidade

orbital média de 48 km/s. A sua massa é de 3,3 x 1023 kg e sua velocidade de

escape de 4,25 km/s. A baixa velocidade de escape se deve a baixa gravidade, que

é o principal fator de explicação para a ausência de uma atmosfera significativa.

Mercúrio não apresenta satélite natural, pelo menos até então não foi observado.

Vênus: É o segundo planeta do sistema solar e se assemelha muito a Terra quanto

à sua massa e raio. Ambos têm poucas crateras e suas densidades e composições

químicas são bem próximas. No entanto, a atmosfera de Vênus é bem mais

massiva que a terrestre, quase toda composta por dióxido de carbono (96%).

Encontra-se coberto por uma camada de nuvens compostas por ácido sulfúrico em

que a produção se dá pelo enxofre produzido pelas intensas atividades vulcânicas

em sua superfície. Vênus é um exemplo clássico do efeito estufa, pois o dióxido de

carbono de sua atmosfera retém o calor que deveria servir de balanço energético à

energia recebida do Sol, mas que resulta em temperaturas de até 735 K em sua

superfície, suficientes para derreter chumbo.

Figura 1.9: Imagem de Vênus tirada pela Mariner 10, em 1974. Fonte: https://www.nasa.gov.

Vênus possui excentricidade baixa, logo a sua distância em relação ao sol

varia pouco nos 224, 7 dias que esse planeta leva para dar uma volta completa em

torno dele, com isso seu periélio (107.476.259 km) varia muito pouco do seu afélio

(108.942.109 km). Esse planeta gira com uma velocidade orbital igual a 35 km/s,

muito inferior, por exemplo, a de Mercúrio. Sua gravidade de 8,87 m/s2 é bem

próxima a terrestre, bem como sua massa de 4,87 x1024 kg e sua densidade de 5,2

g/cm3. Já sua pressão atmosférica é superior a terrestre, chegando a 9321,9 kPa.

Marte: Marte é o quarto planeta a partir do Sol, e o segundo menor do sistema

Solar. Seu nome é atribuído ao Deus romano da guerra, muito pela sua cor

avermelhada proveniente de poeira de óxido de Ferro. Marte é um planeta rochoso,

apresentando crateras de impacto como a Lua; e desertos, vulcões e calotas

polares como a Terra. As várias sondas espaciais que pousaram em Marte

evidenciaram que seu solo é formado basicamente por basalto, que é um tipo de

rocha vulcânica. Outro aspecto interessante é que esse planeta possui duas Luas,

Fobos e Deimos, muito pequenas, que muitos associam a grandes asteroides que

foram capturados pelo seu campo gravitacional. Marte demora aproximadamente

1,88 anos terrestre para dar uma volta completa em torno do Sol, com velocidade

média de 24,1 km/s. Sua distância em relação a Terra é de 78,3 milhões de

quilômetros e sua excentricidade é regular, variando a sua distância em relação ao

Sol de 206.644.545 km no periélio, a 249.228.730 km no afélio. A massa do planeta

vermelho é de 6,41 x 1023 kg e, sua densidade média é igual a 3,93 g/cm3. Por

causa da sua fina camada atmosférica a velocidade de escape é relativamente

pequena, cerca de 5 km/s, bem como a pressão atmosférica, que oscila entre 0,7 a

0,9 kPa. A gravidade local é de 3,69 m/s2.

Figura 1.10: Imagem de Marte feita pelo telescópio Hubble. Fonte: https://www.nasa.gov.

Cinturão de Asteroides: O cinturão de asteroides é uma região do sistema solar

entre as órbitas de Marte e Júpiter que contém corpos remanescentes da formação.

É nessa região que está localizado Ceres, o maior e único planeta anão do cinturão,

com diâmetro de 950 km. Nesse cinturão os asteroides são classificados em três

tipos: Condritos (tipo C), silicatos (tipo S) e metálicos (tipo M). Os tipo C, que

correspondem a 75% dos asteroides, são compostos por carbono e são grânulos do

primitivo sistema solar. Os tipo S, formados por silicatos que são os constituintes

principais de várias rochas, são encontrados em 17% desses corpos. Os outros 8%

são do tipo M, metálicos, compostos por Ferro e Níquel. Frequentemente, esses

objetos astronômicos colidem entre si, dando origem a fragmentos menores,

chamados de meteoros, que são arremessados ao espaço. Diariamente,

aproximadamente 25 milhões de meteoros, com massa na casa dos microgramas,

entram na atmosfera terrestre, causando um fenômeno luminoso, popularmente

conhecido como “estrela cadente”, devido ao calor gerado pelo atrito com a

atmosfera.

Figura 1.11: Esquema ilustrativo do cinturão de asteroides entre a órbita de Marte e Júpiter. Fonte:

http://www.galeriadometeorito.com Júpiter: Composto basicamente por hidrogênio, hélio e frações de metano e

amônia; Júpiter possui 2,5 vezes a massa de todos os planetas do sistema solar

juntos. Dos planetas gigantes gasosos, é o que se encontra mais próximo da Terra,

a cerca de 629 milhões de quilômetros. Possui 67 satélites naturais, destes, 57 são

confirmados como Luas, sendo os mais conhecidos: Io, Europa, Ganimedes e

Calisto. Essas quatro Luas foram observadas pela primeira vez em 1610, quando

Galileu Galilei apontou o recém-descoberto telescópio em suas direções, sendo

uma observação determinante para a comprovação da teoria heliocêntrica à época.

Sabe-se que Júpiter não tem uma superfície consistente, contudo, deve ter

um núcleo central sólido muito quente e com pressões elevadas, além de camadas

densas de hidrogênio à medida que aumenta a profundidade. Acima do núcleo fica

a maior parte do planeta na forma de hidrogênio metálico líquido, essa forma do

hidrogênio só é possível em pressões que excedem 4 x 108 kPa. A camada exterior

é composta principalmente de hidrogênio molecular e de hélio líquido, no interior e,

gasoso mais para fora. A atmosfera vista da Terra é o topo dessa camada mais

profunda. Até então as sondas espaciais só conseguiram penetrar 150 km na

espessa atmosfera de Júpiter.

Figura 1.11: Imagem da maior Lua de Júpiter (Ganímedes) transitando para o lado escuro do planeta. Fonte:http://solarsystem.nasa.gov/planets/jupiter/indepth.

Júpiter, assim como Saturno, urano e netuno, possui um sistema de anéis,

embora muito menos visível que os de Saturno. Isso foi detectado pela sonda

voyager 1, e até então não se imaginava qualquer aspecto relativo a isso. Ao

contrário dos anéis de Saturno, os de Júpiter são escuros e compostos muito

provavelmente por partículas muito pequenas de materiais rochosos. O quinto

planeta do sistema solar apresenta uma massa de 1,9 x 1027 kg, ou 318 vezes a

massa da Terra, uma gravidade de 23,12 m/s2, uma densidade média de 1,33 g/cm3

e demora 11,87 anos para dar uma volta completa em torno do Sol.

Saturno: O primeiro a observar o planeta Saturno foi o italiano Galileu Galilei no

ano de 1610. Para sua surpresa, ele viu um par de objetos em cada lado do planeta

e os esboçaram como alças anexadas a Saturno. Em 1659, o holandês Christiaan

Huygens, usando um telescópio mais potente que o de Galileu, observou que

Saturno estava cercado por anéis, e em 1675, o astrônomo italiano Jean-Dominique

Cassini descobriu uma divisão entre esses anéis. Sabe-se atualmente que a

influência de sua Lua Mimas é responsável por essa separação entre seus anéis, e

que esse espaço equivale a 4800 quilômetros.

Assim como Júpiter, Saturno é um planeta gasoso formado basicamente de

hidrogênio e hélio, com frações de amônia, metano, água e rochas. Os ventos na

atmosfera superior atingem 500 m/s na região equatorial, que combinados com o

calor que sai do núcleo, e chegam à superfície, por convecção, causam manchas

amarelas visíveis em sua atmosfera. Em contraste à rotação dos planetas sólidos, a

de Saturno não é uniforme, com equador rotacionando mais rápido que os polos,

por isso, ele é considerado o planeta mais achatado do sistema solar. A densidade

média de Saturno é menor que a da água, cerca de 0,69 g/cm3, e sua temperatura

média fica na casa dos -139 °C. No entanto, acredita-se que seu núcleo, assim

como o de Júpiter, apresenta altas temperaturas, resultantes da intensa pressão por

causa pela gravidade e também é envolto por hidrogênio metálico líquido, mas em

menor quantidade. O seu campo magnético é menor que o de Júpiter, mas ainda

578 vezes mais poderoso do que o da Terra.

Figura 1.12: A Lua Titã em órbita de Saturno. Fonte: https://www.nasa.gov/saturn

Em 1980, as sondas Voyager 1 e 2 da NASA, revelaram que os anéis de

Saturno são formados principalmente por dimensões de gelo, rochas de silício e

óxidos de ferro. Esses anéis estendem-se a centenas de milhares de quilômetros do

planeta, com espessura média de 1000 metros nos anéis principais. Além da

beleza, Saturno apresenta, bem como Júpiter, uma grande quantidade de satélites,

cerca de 62, com 53 Luas confirmadas, sendo Titan a maior, com diâmetro superior

ao do planeta Mercúrio. Atualmente a sonda espacial Cassini, da NASA, orbita o

planeta Saturno e suas Luas com objetivo de verificar a possibilidade de condições

propícias à vida em seus principais satélites e, compreender a formação de seus

anéis. A gravidade de Saturno é um pouco maior que a da Terra, aproximadamente

10,44 m/s2 e sua velocidade orbital média é de 9,69 km/s, fazendo com que Saturno

demore 29,45 anos para dar uma volta completa ao redor do Sol.

Urano: Nomeado em homenagem ao Deus grego do céu, Urano é o sétimo planeta

do sistema solar, o terceiro maior e o quarto mais massivo. Foi o primeiro planeta

encontrado com a ajuda de um telescópio, e foi descoberto pelo Inglês Willian

Herschel em 1781, que inicialmente pensou tratar-se de um cometa. Dois anos

depois, o objeto foi universalmente aceito como um novo planeta, em parte por

causa das observações do alemão Johann Elert Bode. Urano, assim como Netuno,

é considerado um gigante de gelo do sistema solar, uma vez que aproximadamente

80% de sua massa é constituída por um líquido denso de materiais gelados – água,

metano e amônia – acima de um pequeno núcleo rochoso. A atmosfera de Urano é

composta principalmente por hidrogênio (83%), hélio (15%), metano (1,99%) e

traços de água e amônia. O metano na atmosfera uraniana é o responsável pela

cor azulada do planeta, uma vez que esse gás absorve toda a luz emitida pelo Sol

refletindo apenas o azul, conforme a figura 1.13.

Figura 1.13: Imagem de Urano feita pela sonda Voyager II em 1986. Devido a distância em que a sonda se encontrava do planeta uma série de características não aparecem na imagem, dentre

essas, os anéis. Fonte: NASA.

Urano possui 27 Luas, a grande parte detectada pela sonda voyager, os

maiores satélites Oberon e Titania, foram identificadas por Herschel em 1787.

Outros corpos orbitam esse planeta, mas ainda não foram classificados como Luas,

sendo entendidos como asteroides capturados pelo cinturão gravitacional do

gigante gelado. Assim como Júpiter e Saturno, Urano também possui anéis, porém,

têm uma complexidade intermediária entre os extensos anéis de Saturno e os

sistemas mais simples de Júpiter e Netuno. Essa descoberta teve profunda

relevância para o entendimento que os anéis são uma característica comum dos

planetas e não uma particularidade apenas de Saturno.

Urano está a 2,87 x 109 km do Sol, e apresenta uma velocidade orbital de

6,795 km/s, com isso, demora cerca 84 anos para dar uma volta completa em torno

do Sol. Urano é o planeta que tem a maior inclinação do sistema solar, girando em

torno de um eixo cuja inclinação é de 97,7° em relação ao plano de sua órbita. Essa

inclinação única faz com que as estações sejam as mais extremas do sistema solar,

durando aproximadamente 21 anos terrestres, cada.

Netuno: O gigante de gelo Netuno foi o primeiro planeta localizado por meio de

previsões matemáticas ao invés de observações regulares do céu. Embora tenha

sido observado por Galileu em 1612 e 1613 (classificou como sendo uma estrela

fixa), somente em 1846, foi que o astrônomo francês Urbain Jean Verrier,

observando o movimento irregular de Urano, propôs a posição e a massa de outro

planeta, ainda desconhecido, que poderia causar as mudanças na órbita de Urano.

Após ser ignorado pelos astrônomos franceses, Le Verrier enviou suas previsões a

Johann Gottfried Galle no observatório de Berlim, que encontrou Netuno em sua

primeira noite de buscas em 1846. Após a reclassificação de Plutão, Netuno passou

a ser o “último planeta” do sistema solar clássico. Netuno encontra-se a 4,5 bilhões

de quilômetros do Sol, e demora aproximadamente 165 anos terrestre para orbitá-

lo, devido a essa distância é invisível a olho nu para um observador na Terra.

O planeta possui composição parecida com a de Urano, com um núcleo

pequeno sem envoltório do tipo joviano, mas sim, rodeado com uma camada

formada por água, amônia e metano, sobre a qual, situa-se uma atmosfera

turbulenta formada predominantemente por hidrogênio (79%), hélio (18%) e o

restante, na maioria, por metano. A pequena quantidade de metano é o principal

responsável pela cor azulada desse astro. Apesar da grande distância do Sol e da

pouca luz recebida, tormentas como tempestades ciclônicas e ventos de até 2000

km/h foram detectados. Além desses, a sonda Voyager II rastreou uma grande

tempestade no hemisfério sul de Netuno em 1989. Chamada de a “grande mancha

escura”, tinha tamanho suficiente para conter toda a Terra, girava em sentido anti-

horário e movia-se para o oeste com velocidade de 1200 km/h. Imagens posteriores

retiradas com o telescópio Hubble não identificaram a grande mancha, mas

observou dois novos pontos de tormenta. Possivelmente, essas imensas

tempestades são provocadas pelo calor irradiado do centro do planeta, uma vez

que a baixa radiação solar que recebe não seria suficiente para exercer tal

influência.

Figura 1.14: Imagem de Netuno feita pela sonda Voyager II, em 1989, divulgada pela NASA em

2014. Fonte: NASA.

As observações da Voyager II detectaram que Netuno tem seis anéis não

uniformes, que exibem uma estrutura irregular com concentração de materiais que

formam arcos. Além disso, esse planeta é orbitado por 14 satélites naturais, dos

quais, 13 são reconhecidos oficialmente como Lua, sendo o maior, Tritão, que gira

em sentido oposto aos demais satélites. Essa particularidade permite teorizar que

Tritão foi capturado pelo campo gravitacional de Netuno num passado distante.

A rápida rotação provoca um pequeno achatamento de Netuno, por isso, seu

raio equatorial de 24764 km é maior que o raio polar de 24340 km. A aceleração da

gravidade no planeta é de 11,15 m/s2, tem uma velocidade de escape de 23,5 km/s,

temperatura média de – 201,15°C e sua densidade média é de 1,63 g/cm3. A força

gravitacional de Netuno provoca grande influência em objetos que se encontram

além de sua órbita, no cinturão de Kuiper, fazendo com que muitos destes objetos

entrem em órbitas ressonantes com a sua, evitando colisões com estes corpos, o

que poderia causar desvio de sua trajetória.

Cinturão de Kuiper: O primeiro astrônomo a reconhecer que dentro das

profundezas frias do sistema solar poderia existir uma legião de restos da formação,

foi Jan Oort em 1950. Oort foi além, formulou uma hipótese de que os cometas

seriam originados numa vasta região, que passou a ser chamada de “nuvem de

Oort”. Em 1951 Gerard Kuiper, contemporâneo de Oort, propôs que alguns desses

objetos deveriam se concentrar numa faixa contínua localizada nos limites do

sistema solar, e faziam parte do disco de material que orbitam o Sol além de

Netuno, essa faixa de nosso sistema ficou conhecida como o cinturão de Kuiper. A

forma achatada desse cinturão sugere que os objetos que o forma são

remanescentes dos planetesimais formados no disco da nebulosa solar. Desde a

primeira descoberta de um asteroide transnetuniano em 1992 por David Jewitt e

Jane Luu, constatando a hipótese de Oor e Kuiper, já foram encontrados mais de

1000 asteróides pertencentes ao cinturão de Kuiper. Atualmente já se sabe que

esse tipo de estrutura não é tão raro. Graças as pesquisas com infravermelho,

estima-se que aproximadamente 20% das estrelas possuam cinturões como o de

Kuiper.

Planetas Anões

Os planetas anões são muito parecidos com os planetas regulares, ambos

possuem massa e gravidade para terem forma quase esférica, ao contrário dos

asteróides que possuem formas irregulares. No entanto, esses corpos não

influenciaram substancialmente as suas vizinhanças durante a formação e são

muito menos massivos que os planetas rochosos como a Terra, e muito menores

que a maioria dos satélites naturais conhecidos no sistema solar. Outra

característica desses astros é que seu caminho ao redor do Sol está cheio de

outros objetos, como asteroides e cometas; já a trajetória um planeta regular

apresenta um caminho livre ao redor do Sol. Esses astros formaram-se há 4,5

bilhões de anos, quando a gravidade aglutinou poeira e gás para formá-los, no

entanto, por influência de outros corpos maiores eles não se desenvolveram,

tornando-se planetas embrionários. Os astrônomos acreditam que diversos corpos

com essa classificação existam no sistema solar, porém, até então só foram

identificados cinco: Ceres, Plutão, Eris, Haumea e Makemake.

Ceres: O planeta anão Ceres é o maior objeto do cinturão de asteroides situado

entre as órbitas de Marte e Júpiter, e o único localizado no sistema solar interno.

Ceres foi visto pela primeira vez pelo padre da igreja católica Giuseppe Piazzi em

1801. Em 2015, tornou-se o primeiro planeta anão a receber uma nave espacial, a

sonda Dawn da NASA. Durante muitos anos Ceres foi confundido com asteróide,

passando à categoria de planeta anão, em 2006, na assembleia geral da União

Internacional de Astronomia que aconteceu em Praga, na república Tcheca. Nessa

mesma reunião, Plutão foi reclassificado como planeta anão.

Com um raio de 476 km, aproximadamente, 1/13 vezes o raio da Terra,

Ceres está a 413 milhões de quilômetros do Sol e demora 4,6 anos (1682 dias) para

orbitá-lo. Ceres é muito semelhante aos planetas rochosos (Mercúrio, Vênus, Terra

e Marte) do que seus vizinhos asteróides, porém, é muito menos denso. Muito

provavelmente, tem um núcleo sólido e um manto feito de gelo e água. A crosta de

Ceres é rochosa e poeirenta com grandes depósitos de minerais, como o sulfato de

magnésio. A sua atmosfera é muito fina, e existem evidencias de que ele contém

vapor de água. Ceres não possui anéis, nem Luas e não se acredita que exista

magnetosfera.

Plutão: Plutão foi descoberto em 1930 pelo astrônomo norte-americano Clyde

Tombaugh. Foi classificado como planeta anão em 2006 e, é membro de um grupo

de corpos celestes situados além da órbita de Netuno numa região conhecida como

cinturão de Kuiper. Plutão tem 1/6 da massa da Lua e 2/3 do diâmetro da Terra,

provavelmente possui um núcleo rochoso rodeado por um manto de gelo e água. A

sua atmosfera é coberta por metano e nitrogênio no estado sólido. Ele tem uma

órbita inclinada e excêntrica que varia sua distância entrono do Sol de 29,8 a 49,3

u.a. Isso permite que Plutão fique mais perto do Sol do que Netuno, num movimento

periódico e harmônico, que inviabiliza qualquer colisão entre eles. A última vez que

esse fenômeno ocorreu foi em fevereiro de 1999.

Em 1978, foi descoberto Caronte, uma lua de Plutão que mede quase a

metade de seu tamanho, conforme figura 1.15. Essa lua é tão grande que por vezes

Plutão e Caronte são considerados planetas anões duplos, distando apenas 19.640

km um do outro. Entre 2005 e 2013, mais 4 minúsculas luas foram descobertas em

Plutão: Nix, Hidra, Cérberos e Estige. Plutão tem uma distância média do Sol de

5,76 x 109 km e leva 248 anos para orbitá-lo. Este planeta anão apresenta

montanhas com 2 a 3 km de altura e crateras de até 260 quilômetros de diâmetro. A

temperatura média de Plutão é de aproximadamente – 230°C, e sua gravidade é

igual a 0,62 m/s2.

Figura 1.15: Imagem retirada pela sonda New Horizons, de Plutão (à direta) e sua principal lua,

Caronte (à esquerda). Fonte: NASA. Éris: Éris foi visto pela primeira vez, em 2003, por Mike Brown, professor de

Astronomia planetária do instituto de tecnologia da Califórnia. A descoberta foi

confirmada em 2005, e logo foi especulado como o 10° planeta do sistema solar por

acharem que este seria maior que Plutão. No entanto, após muitas discussões, foi

classificado em 2006 como planeta anão. Recentemente, com imagens emitidas da

sonda New Horizons a comunidade científica observou que seu tamanho de fato é

inferior ao de Plutão.

Atualmente, sabe-se que são necessários 557 anos terrestres para que Éris

complete uma volta em torno do Sol. O plano de sua órbita está muito além do

plano dos planetas do sistema solar, estendendo-se além do cinturão de Kuiper,

numa região conhecida como disco disperso. Assim como Plutão, sua órbita é

excêntrica, permitindo que varie de 97 u.a no afélio a 38 u.a no periélio, com isso,

os efeitos em sua atmosfera são muito semelhantes aos de Plutão. Éris tem uma

lua, Dismonia, que foi descoberta em setembro de 2015. Estima-se que essa lua

tenha 1/8 do seu tamanho e brilhe sessenta vezes mais. A temperatura média de

Éris é -243 °C.

Haumea: Foi descoberto em março de 2003 no observatório de Sierra Nevada na

Espanha. O anúncio oficial de sua descoberta ocorreu em 2005, no mesmo ano que

suas pequenas luas, Hi’aka e Namaka, foram descobertas. Essas luas foram

provenientes de um possível impacto maciço logo após a sua formação com outro

objeto celeste. Como Éris e Plutão, Haumea orbita nosso Sol no cinturão de Kuiper,

e demora 284 anos para fazer sua órbita em torno da nossa estrela. Estima-se, que

Haumea tenha uma massa de 4,2 x 1021 kg, um terço da massa de Plutão. Além

disso, sabe-se que ele gira rapidamente, com um período de rotação próximo de 4

horas. Essa rotação rápida possivelmente provocou o seu achatamento, dando-lhe

o formato elipsoidal.

Makemake: Reconhecido como planeta anão pela União Internacional de

Astronomia em 2008, Makemake foi observado pela primeira vez pela equipe do

observatório de palomar, liderada Mike Brown, em 2005. É o terceiro maior planeta

anão do sistema solar e o segundo mais afastado do Sol. O período orbital de

Makemake é de aproximadamente 310 anos e, também faz parte do cinturão de

Kuiper.

Os astrônomos encontraram sinais de nitrogênio, etano e metano congelados

na superfície de Makemake. Eles encontraram evidências de tolinas, que são

moléculas que se formam sempre que a luz ultravioleta do Sol interage com

substâncias como etano e metano. As tolinas provavelmente são as responsáveis

pela cor avermelhada de Makemake. Embora existam evidências da presença de

nitrogênio na sua superfície, o nível estimado não é comparável ao que há em

Plutão ou Tritão, onde ele constitui 98% da crosta.

Os Cometas

No passado distante, as pessoas ficavam maravilhadas e alarmadas com os

cometas, percebendo-os como “estrelas de cabelos compridos” que apareciam no

céu de forma imprevisível. Os astrónomos chineses mantiveram registros

extensivos durante séculos, incluindo ilustrações dos tipos característicos de suas

caudas, épocas de suas aparições e suas posições na abóboda celeste. Há cinco

séculos antes de cristo eles já tinham notado que a cauda dos cometas apontava

sempre na direção contrária ao Sol. Estes anais históricos se tornaram um recurso

valioso para os astrônomos posteriores. No entanto, os ocidentais atribuíam a esses

astros um caráter maligno, associando a estes objetos celestes, as doenças,

catástrofes e mortes. Essa concepção começou a ser desfeita graças aos trabalhos

de Newton e Halley. Amigo de Newton, o britânico Edmond Halley foi o primeiro a

mostrar que os cometas vistos em 1531, 1607 e 1682 eram, na verdade, o mesmo

cometa, que hoje é chamado de cometa Halley.

Sabemos, atualmente, que os cometas são resíduos dos primórdios do

sistema solar, derivados da nebulosa planetária há cerca de 4,6 bilhões de anos

atrás. São formados basicamente por gelo e poeira. À medida que se aproximam do

Sol, parte do gelo sublima, formando uma grande nuvem chamada de coma, uma

espécie de atmosfera cometária. A coma é um halo de vapor de água, amônia e

dióxido de carbono que envolve o núcleo do cometa, e se forma à medida que ele

aquece. A pressão da luz do Sol empurra as partículas de gás e poeira da coma,

formando a cauda do cometa. Essa cauda aponta sempre para na direção oposta

ao Sol e pode estender-se até 1 u.a de comprimento. Os cometas apresentam na

maioria das vezes, duas caudas, uma formada de poeira e partículas de gelo, e

outra formada por gases ionizados pela radiação ultravioleta do Sol.

Os cometas do sistema solar ocupam basicamente duas regiões do espaço,

o cinturão de Kuiper e a nuvem de Oort. Os integrantes do cinturão de Kuiper são

ocasionalmente empurrados pela gravidade para órbitas que os aproximam do Sol e

são chamados de cometas de curto período, uma vez que demoram menos de 200

anos para orbitar o Sol, suas aparições são previsíveis. Já os cometas de longo

período, membros da nuvem de Oort, são chamados de cometas de longos

períodos, pois demoram muitos milhões de anos para darem uma volta em torno do

Sol. O cometa Haykutake (1996), por exemplo, é membro da nuvem de Oort, e

pode levar até 30 milhões de anos para ser visto novamente.

A .4.2 – ATIVIDADE PRÁTICA III: CONHECENDO O SISTEMA SOLAR COM STELLARIUM.

1. Conhecer os pontos cardeais é muito importante para quem está começando a

estudar as belezas do Universo, uma vez que eles nos ajudam a localizar os astros

no céu. A figura abaixo esquematiza o nascer e o ocaso do Sol, e a partir desse

movimento é possível determinar os pontos cardeais. Com ajuda do Stellarium,

complete as lacunas com o nome do ponto cardeal referente a cada posição.

2. Utilizando os comandos de busca do Stellarium, encontre o Sol, ligue a grade

azimutal e com acelere o tempo dia a após dia [ + ], e responda:

a) a posição de surgimento e de ocaso do Sol no horizonte se altera durante os

dias? ______________________________________________________________

b) o seu movimento ocorre de Leste para oeste ou de Oeste para Leste? _________

___________________________________________________________________

c) quantos graus o Sol se desloca por semana? ____________________________

___________________________________________________________________

d) esse movimento tem alguma relação com a quantidade de dias em um ano?

Justifique sua resposta. ________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

3. O periélio e o afélio são, respetivamente, os pontos mais próximo e o mais

afastado da trajetória de um astro (planeta, planeta anão, cometa ou asteroide) em

relação ao Sol. Quando o astro está no periélio sua velocidade de translação é a

maior em toda a sua trajetória, bem como quando está no afélio tem sua menor

velocidade de giro em torno de seu eixo. A tabela a seguir traz as datas e os

horários dos afélios e periélios terrestres para os próximos 4 anos, com ajuda do

Stellarium, complete a coluna referente a distância do planeta Terra para esse

período e responda os itens que se seguem.

Ano Fenômeno Data Hora Distância

2017

Periélio 04/01 14 H

Afélio 03/06 20 H

2018

Periélio 03/01 06H

Afélio 06/06 17H

2019

Periélio 03/01 05 H

Afélio 04/06 22 H

2020

Periélio 05/01 08 H

Afélio 04/06 12 H

a) qual o maior valor encontrado para o periélio e o afélio da Terra? _____________

___________________________________________________________________

b) qual a variação na distância entre os dois extremos da trajetória descrita pela

Terra ao redor do Sol durante o ano? _____________________________________

___________________________________________________________________

c) analisando esses valores pode-se concluir que o movimento da Terra em torno do

Sol é repetitivo? Justifique. _____________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

4. Utilizando os recursos de pesquisa, data e hora, centralizar [T] e Zoom do

Stellarium, verifique a distância de Plutão e Netuno para referidas datas da tabela.

Preencha as colunas com os valores observados e responda as perguntas

posteriores.

Data Corpos Celestes Distância em u.a Distância em km

07/02/1979

Plutão

Netuno

11/02/1999

Plutão

Netuno

28/02/2113

Plutão

Netuno

28/02/2234

Plutão

Netuno

a) nos anos de 1979 e 1999, qual, dos dois astros, se encontrou mais próximo do

Sol? _______________________________________________________________

___________________________________________________________________

b) a distância de Netuno em relação ao Sol sofre variação significativa durante as

quatro observações? Justifique a resposta apresentando os valores obtidos na

simulação. __________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

c) no ano de 2116 e 2234, qual astro estará mais distante do Sol, Plutão ou Netuno?

Qual a distância entre suas órbitas? ______________________________________

d) O que pode se concluir a partir da análise desses dados? ___________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

5. A figura a seguir foi retirada do software livre Stellarium e permite obter algumas

informações importantes para o estudo de Astronomia de posição, a partir, de dados

contidos na imagem. Observe a figura e complete corretamente as lacunas abaixo.

a) O sol está se movimentando do ____________ para o ____________.

b) A linha amarela em formato parabólico é chamada de ______________, e mostra

a trajetória do _____________ durante o ano. Ela tem uma inclinação de 23,5° em

relação ao equador celeste.

6. O sistema solar é composto por oito planetas, cinco planetas anões já

confirmados, asteroides e cometas que giram em torno do Sol graças a influência da

força gravitacional exercida por nossa estrela, por causa da sua enorme massa. A

figura abaixo, fora de escala, representa um esquema do sistema solar com seus

planetas e planetas anões. Utilizando as ferramentas do Stellarium, complete os

quadros da figura, em ordem de posição, com o nome e a distância que esses astros

apresentam em relação ao Sol.

Astros: Éris, Saturno, Marte, Netuno, Urano, Plutão, Makemake, Haumea, Terra,

Mercúrio, Vênus, Júpiter, Ceres.

7. Com os recursos de localização e informações do Stellarium, preencha a tabela

com o período sideral (período real de transação do planeta em torno do Sol, em

relação a uma estrela fixa) de cada planeta e responda as perguntas a seguir.

Planeta/planetas anões Período Sideral

Mercúrio

Vênus

Terra

Marte

Ceres

Júpiter

Saturno

Urano

Netuno

Plutão

Haumea

Makemake

Éris

a) qual desses corpos demora mais tempo para orbitar o Sol? __________________

b) ele pertence a parte interna ou externa do sistema solar? Qual o nome dessa

região do espaço?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

8. Utilizando o mouse de seu computador e sua barra de rolagem posicione o Sol

sobre a linha meridiana [ ; ], de maneira que o Sol a intercepte junto com sua

eclíptica [ , ]. De modo que a imagem projetada em seu monitor fique igual a da

figura abaixo. Em seguida, pause o movimento do sol com a tecla [ k ] ou se preferir

clicando sobre “definir a taxa normal de tempo” e acelere o tempo utilizando a tecla [

= ], que aumenta a contagem temporal em dia a cada click. Após trabalhar com

esses comandos, responda as proposições.

a) o Sol varia sua altura na linha meridiana com passar dos dias? Qual a explicação

para esse fenômeno? _________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

b) usando a grade azimutal, verifique qual o valor do ângulo máximo atingido pelo

Sol e o horário que ocorreu. _____________________________________________

9. A linha vertical da figura anterior é chamada de meridiano e serve para dividir o

globo terrestre em Leste e Oeste, sendo um importante mecanismo para localização.

A interseção de um astro com a linha meridiana é chamado de passagem meridiana

e acontece quando o corpo celeste atinge o ponto imaginário de maior altura no céu,

também chamado de zênite. Com base nos seus conhecimentos em Astronomia de

posição e com auxílio do Stellarium, assinale a alternativa que apresenta o intervalo

de tempo em que provavelmente ocorreu a passagem meridiana ilustrada na figura

anterior.

a) 7:30 h – 8:30 h b) 23:30 h – 00:30 h

c) 11:30 h – 12:30 h d) 19:30 h – 20:30 h

10. Assinale a opção que todos os satélites naturais pertencem à órbita de Júpiter.

a) Ganimedes, Tritão, Io, Hidra.

b) Larissa, Oberon, Tritão, Caronte.

c) Ganimedes, Calisto, Io, Europa.

d) Larissa, Despina, Galateia, Europa.

11. Os nomes dos satélites naturais de Marte, são:

a) Deimos e Fobos.

b) Titan e Tritão.

c) Io e Europa.

d) Europa e Caronte.

Para responder as questões a seguir, utilize o texto de apoio II.

12. Quais as principais características de um planeta anão? ___________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

13. Como ocorre o mecanismo de fusão nuclear no interior do Sol? Esse mecanismo

é o mesmo em outras estrelas? __________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

14. O que afirma a teoria da nebulosa solar proposta por Immanuel Kant e Pierre-

Simon Laplace? ______________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

15. Quais as diferenças existentes entre meteoros, asteroides e cometas? ________

___________________________________________________________________

A.5 – QUINTA AULA

Tema: O ciclo evolutivo das estrelas

Objetivos:

1. Mostrar as principais etapas que antecedem a formação de uma estrela.

2. Compreender as condições necessárias para que a fusão nuclear se inicie no

interior das estrelas.

3. Promover o entendimento das principais fases do ciclo evolutivo de uma

estrela.

4. Ensinar aos alunos que a maior parte da vida de uma estrela se passa na

sequência principal do diagrama HR.

5. Entender que a massa inicial de uma estrela é essencial para determinar

como ocorrerá a fase final de sua evolução.

6. Estudar a fase final do ciclo evolutivo das estrelas: supernovas, buracos

negro, nebulosa planetária e estrelas de nêutrons.

7. Diferenciar magnitude aparente de magnitude absoluta.

Recursos instrucionais: Texto de apoio III, questionário, simulações.

Motivação: discussão sobre o texto de apoio III, simulação com stellarium e

resolução do questionário.

Tempo estimado para aula: duas aulas de 50 minutos.

Desenvolvimento:

O professor deve instigar os alunos para que eles expressem seus conhecimentos

prévios sobre as estrelas, fazendo algumas perguntas sobre os principais aspectos

que serão abordados durante as aulas, tais como:

1. Vocês têm o hábito de observar as estrelas no céu noturno?

2. Qual a principal diferença entre uma estrela e um planeta?

3. Como as estrelas se originam?

4. Qual a fonte de energia de uma estrela?

5. Esses astros brilham eternamente?

6. Qual o fim de uma estrela?

Ao término dessas perguntas o professor deve iniciar uma aula expositiva

apresentando os principais conceitos relacionados ao ciclo evolutivo das estrelas,

presentes no texto de apoio III, utilizando uma apresentação com Datashow. Nessa

apresentação o docente deve motivar a participação dos discentes pedindo para

que eles externem algumas informações adquiridas com leitura que fizeram em

casa.

Em seguida, o professor deve orientar os alunos a resolverem a atividade prática IV.

Essa atividade, diferentemente das outras, abordam questionamentos mais

direcionados ao texto de apoio III. No entanto, ainda assim, aborda diversas

simulações com Stellarium, por isso, é interessante que os alunos utilizem as

informações contidas no manual do Stellarium.

Avaliação: pode ser contínua por meio das observações da participação dos alunos

nas discussões e resolução das atividades que envolvem aspectos do texto e os

recursos de simulação disponíveis no Stellarium.

Observação: Assim como, nas outras aulas dessa sequência é importante que o

professor disponibilize o texto de apoio III com antecedência, de maneira que

permita que os alunos façam sua leitura num momento anterior ao início das aulas.

A.5.1 – TEXTO DE APOIO III: O CICLO EVOLUTIVO DAS ESTRELAS.

Origem das estrelas As estrelas são os corpos celestes mais fáceis de serem reconhecidos no céu

noturno e representam a estrutura básica de formação de uma galáxia. Por meio da

análise do espectro emitido por elas, os astrônomos conseguem informações sobre

a idade, distribuição, composição e evolução das galáxias. Esses corpos são os

principais responsáveis pela conversão de elementos leves, como o hidrogênio e

hélio, em pesados, como o carbono, nitrogênio e oxigênio; suas características estão

intimamente ligadas às características dos sistemas planetários e compreender o

seu processo evolutivo é essencial no estudo da Astronomia.

Essas esferas autogravitantes de gás ionizado se formam dentro de

gigantescas nuvens de hidrogênio, hélio e poeira interestelar relativamente densas

conhecidas como nuvens moleculares [figura 1.16], que se comportam como um

grande berçário de estrelas. Essas nuvens de gás são imensas, chegando a

centenas de anos-luz e massa equivalente a um milhão de sóis. Estas regiões

apresentam temperaturas extremamente baixas, com valores entre 10 e 20 K. A

essas temperaturas, os átomos se unem e formam moléculas, as mais comuns são

de CO e H2. A baixa temperatura faz com que a aglomeração dos gases se eleve e,

consequentemente, aumente a densidade.

A formação da estrela começa quando as regiões mais densas da nuvem

molecular colapsam sob a ação da gravidade. A gravidade faz com que bolsas de

gás colapsem, superando facilmente a resistência oferecida pelo campo magnético e

outros impedimentos da nuvem. A contração converte a energia gravitacional das

bolsas da nuvem em calor, e as partículas dentro dela começam se colidir cada vez

mais rápido, ganhando mais energia, até formar uma protoestrela. Com a formação

da protoestrela, gases da região periférica da nuvem começam a cair em direção ao

seu centro e, contraídos pela alta gravidade, convertem energia cinética em térmica,

fazendo a temperatura e a pressão se elevarem.

Quando o calor na região central for suficiente para atingir temperaturas de 10

a 15 milhões de Kelvin, átomos de hidrogênio ganham energia o suficiente para se

moverem a altas velocidades e vencem a força de repulsão coulombiana. Ao

superar essa força, esses prótons se aproximam o suficiente para que a “força

nuclear forte3” os una.

Figura 1.16: Nebulosa de Orion, localizada a cerca de 1500 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Orion. Também descrita como M42 ou NGC 1976, a nebulosa de Orion é o ponto mais brilhante da constelação Orion e, é a região de formação de estrelas maciças mais próxima da Terra. Fonte: https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_693.html.

A fusão nuclear no interior das jovens estrelas é realizada basicamente pelo

hidrogênio e seus isótopos: deutério (D) e trítio (T). Nesse processo, dois prótons se

colidem formando o isótopo deutério, este se une a outro próton formando o trítio, a

união desses dois isótopos origina um átomo de hélio, um neutro (n) e uma

significante quantidade de energia pura (D + T = 4He + n + 17,6 MeV).

A massa que desaparece na equação, na verdade, é convertida em energia

num equilíbrio descrito pela famosa equação de equivalência energia-massa de

Albert Einstein (E=m.c2). No momento em que a fusão se inicia, a pressão em seu

3 A Força Nuclear Forte é uma das quatro forças básicas na natureza (as outras são a gravidade, a força eletromagnética e a força nuclear fraca). Como seu nome indica, é a mais forte das quatro. No entanto, também tem o menor alcance (tem um raio de ação de aproximadamente 10-15 m), o que significa que as partículas devem estar extremamente próximas para serem submetidas aos seus efeitos. Seu trabalho principal é manter juntas as partículas subatômicas do núcleo (prótons, que carregam uma carga positiva, e os nêutrons, que apresentam carga nula).

interior se eleva até o ponto em que ela balança a força gravitacional, alcançando o

equilíbrio hidrostático que faz parar o colapso, que é quando de fato surge a estrela.

O processo de formação desses astros pode levar dezenas de milhões de anos.

Uma estrela do tamanho do nosso Sol, por exemplo, demora aproximadamente 50

milhões de anos para evoluir do início do colapso até a fase adulta.

O Diagrama Hertzsprung-Russel e a sequência principal

Comumente abreviado como diagrama HR, esse gráfico mostra o resultado

de numerosas observações sobre a relação entre a magnitude absoluta de uma

estrela e sua temperatura superficial. Descoberto de forma independente pelo

dinamarquês Ejnar Hertzsprung, em 1911, e pelo americano Henry Noris Russell,

em 1913, enquanto o diagrama de Hertzsprung mostrava a luminosidade das

estrelas em função de sua cor, o diagrama de Russel mostrava a luminosidade em

função do tipo espectral. A partir dessa constatação, esse mecanismo se tornou a

principal ferramenta gráfica que os astrônomos usam para classificar as estrelas. A

partir da localização de uma estrela no gráfico, são conhecidas a luminosidade, o

tipo espectral, a cor, a temperatura, a massa, a composição química e a história

evolutiva da estrela.

Ao analisar o diagrama HR [figura 1.17] verifica-se que as estrelas não se

distribuem igualmente no gráfico, se concentrando em pontos bem específicos. A

maior parte delas ocupa uma faixa diagonal que vai da parte superior esquerda

(mais quentes e luminosas) até a inferior direita do diagrama (mais escuras e frias).

Essa região é chamada de sequência principal. As estrelas migram para a

sequência principal quando o processo evolutivo se estabiliza, ou seja, atingem o

equilíbrio hidrostático. Quando isso ocorre, elas passam a ser chamadas de estrelas

de Sequencia Principal de idade zero. Enquanto queima seu hidrogênio a estrela

permanece praticamente na mesma posição na sequência principal. A maior parte

da vida de uma estrela se passa nessa região. O fator que determina o tempo e a

posição que estrela permanecerá na sequência principal é a sua massa.

As estrelas menores, conhecidas como anãs vermelhas, podem conter

apenas 10% da massa do Sol e emitir apenas 0,01% de energia, brilhando com

temperaturas entre 3000 e 4000K. Apesar de sua natureza diminuta, as anãs

vermelhas são de longe as estrelas mais numerosas do Universo e têm uma vida útil

de dezenas de bilhões de anos. Por outro lado, as estrelas mais massivas,

conhecidas como hipergigantes, podem ser 100 ou mais vezes mais maciças do que

o Sol e apresentam temperaturas de superfície superiores a 30.000 K. As

hipergigantes emitem centenas de milhares de vezes mais energia do que o Sol,

mas têm vida de apenas alguns milhões de anos. Embora tenham sido comuns no

início da formação estrelar, essas estrelas são extremamente raras na nossa

galáxia, a Via Láctea.

Figura 1.17: Representação da posição de algumas estrelas no digrama HR. A maior parte das estrelas ocupam a região da sequência principal, no entanto, isso não é um fator decisivo para determinar a idade de uma estrela, uma vez que muitas delas podem ocupar essa faixa diagonal nos processos finais de sua evolução. Fonte: http:// astro. if.ufrgs.br/estrelas/node2.htm

Como mostrado no diagrama Hertzsprung-Russell, na figura 1.17, as estrelas

da sequência principal abrangem uma ampla gama de luminosidades e cores, e

podem ser classificadas de acordo com essas características. De acordo com seu

espectro, as estrelas podem se classificar em sete tipos espectrais, designados

pelas letras O, B, A, F, G, K e M.

Tabela 1.2: Classificação espectral de Harvard, com os sete níveis mais utilizados.

Classe Temperatura

( K )

Cor Massa (M( = MSolar) % na sequência principal

Exemplo

O )30.000 Azul ) 16 M( 0,00003% Mintaka

B 20.000 Branco- Azulado

2,1 – 16 M( 0,13 % Rigel

A 10.000 Branco 1,4 – 2,1 M( 0,6 % Sírius

F 7.000 Branco – amarelado

1,04 – 1,4 M( 3 % Prócion

G 6.000 Amarelo 0,8 – 1,04 M( 7,6 % Capella

K 4.000 Alaranjado 0,45 – 0,8 M( 12,1 % Aldebarã

M 3.000 Vermelho * 0,45 M( 76,45 % Betelgeuse

Fonte: OLIVEIRA FILHO e SARAIVA (2014). Enquanto as estrelas da classe O e B são muito quentes e luminosas, as

estrelas K e M são mais frias e menos luminosas que o Sol. No entanto, as estrelas

do tipo O são raríssimas em nossa galáxia, surgindo numa razão 1/3.000.000; já as

de tipo M existem em mais abundância. Mais de 80% das estrelas da sequência

principal são anãs vermelhas e anãs marrons, como Próxima Centauro. O Sol é uma

estrela de classe espectral G com uma temperatura superficial de 5777 K. Como a

luminosidade e a massa de todas as outras estrelas são medidas em relação ao Sol,

o Sol tem uma luminosidade solar [L(] e uma massa solar [M(]. Apesar de

passarem a maior parte de seu ciclo evolutivo na sequência principal, quando as

estrelas consomem uma quantidade de hidrogênio em seu núcleo correspondente a

10% de sua massa total, elas passam a ocupar outras regiões do diagrama HR. E

quando esse hidrogênio acaba, a estrela inicia outro ciclo de sua evolução, que

também dependerá de sua massa.

O fim de uma estrela

A vida exata de uma estrela depende essencialmente de sua massa inicial.

Estrelas muito grandes e maciças, queimam seu combustível muito mais rápido que

as estrelas menores, e podem durar apenas algumas centenas de milhares de anos.

As estrelas menores, no entanto, vão durar vários bilhões de anos, porque elas

queimam seu combustível muito mais lentamente. Porém, em ambos os casos, o

hidrogênio que alimenta as reações nucleares no interior das estrelas tendem a se

esgotar, e quando isso ocorre, a estrela começa a queimar o hidrogênio das

camadas externas de seu núcleo. Como resultado dessa queima, a estrela começa

a se expandir e ficar mais vermelha, e quando crescer até 400 vezes o seu tamanho

inicial, ela se tornará uma gigante vermelha.

O Sol, assim como as estrelas da classe G2, no fim de sua vida sairá da

sequência principal e também se tornará uma gigante vermelha. Ao atingir essa

fase, ele se expandirá engolindo Mercúrio, Vênus, Terra, chegando próximo à órbita

de Marte, o que significará o fim de todos os planetas interiores do sistema solar.

Como estrelas com a massa do Sol vivem em média 10 bilhões de anos, ainda nos

restam 5 bilhões de anos até que isso aconteça. Nessa época, toda a vida na Terra

será terminada, a temperatura média da superfície terrestre atingirá os 700 °C,

secando os mares, e devastando a fauna e a flora, com isso a atmosfera será

vaporizada e o ciclo da vida em nosso planeta se encerrará.

Enquanto a atmosfera da estrela cresce, seu núcleo se encolhe devido à

gravidade. Quando o núcleo da gigante vermelha atingir 100 milhões de Kelvins, a

fusão termonuclear começa de novo, mas desta vez fundindo hélio, pela reação

triplo-alfa, em que três núcleos de hélio se unem para formar um núcleo de carbono.

Enquanto queimam o hélio, as estrelas saem do ramo das gigantes e passam a

ocupar uma região de temperaturas mais altas do digrama HR, e consequentemente

sofrem variação em seu brilho, passando a ser chamada de estrelas variáveis. Nesta

etapa, o tamanho da estrela diminui, a temperatura de sua superfície aumenta e seu

brilho fica entre 50 e 70 vezes o do Sol.

As estrelas que fundem hélio em seus núcleos deixam de ser chamadas de

gigantes vermelhas por causa do tamanho que diminui e, passam a ocupar o ramo

horizontal do diagrama HR. Todo esse ciclo dura pouco mais de 1 milhão de anos e

quando todo o hélio se esgotar, as estrelas entrarão no ramo das supergigantes,

numa segunda evolução da gigante vermelha. A partir daí, a estrela poderá ou não

continuar seu ciclo evolutivo, que dependerá de sua massa. Estrelas com até 8 M(

passam para uma fase de nebulosa planetária, ao passo que estrelas com massa

superior são susceptíveis de terminar suas vidas como uma supernova, uma estrela

de nêutron ou como um buraco negro. A tabela 1.18, traz a evolução final de uma

estrela em função de sua massa.

Tabela 1.3: Representação do ciclo evolutivo de estrelas que não pertencem a nenhum sistema binário ou múltiplo. Essas estrelas têm sua evolução determinada apenas pela sua massa.

Massa Inicial (MSol) Combustível usado na Fusão nuclear

Destino final

Até 0,08 M( Não ocorre fusão termonuclear. Anã marrom

0,08 a 0,45 M( Só queimam hidrogênio Anã branca de He

0,45 a 8 M( Queima hidrogênio e hélio Anã branca de C/O

8 a 11 M( Deflagração do C ou colapso por captura de elétrons

Disrupção total ou estrela de nêutrons

11 a 100 M( Queima H, He, C, Ne, O, Si Estrelas de nêutrons ou buraco negro

Acima de 100 M( Criação de pares, SN Disrupção total ou buraco negro

Fonte: OLIVEIRA FILHO e SARAIVA (2014).

Uma anã marrom [tabela 1.3] é um corpo celeste que, assim como uma

estrela, surgiu do colapso de uma nuvem molecular. No entanto, na sua fase proto

estelar não atingiu as condições necessárias para iniciar o processo de fusão

nuclear. Esses corpos que tem massa inferior a 0,08 M( possuem o mesmo

ingrediente que mantém uma estrela normal ativa (hidrogênio), porém, não atingem

a temperatura necessária para iniciar a fusão termonuclear. As anãs marrons foram

detectadas pela primeira vez em 1995 e, desde então, pouquíssimas foram

observadas em nossa vizinhança. Com massas de até 80 vezes a de Júpiter, os

cientistas descobriram que para estrelas com mais ou menos a massa do Sol,

menos de 1% tem uma anã marrom orbitando dentro de 3 unidades astronômicas.

As estrelas com até 8 M( passam a maior parte de sua vida na sequência

principal do diagrama HR. Com o passar do tempo, o seu hidrogênio acaba e a

estrela começa a se inflar, até se tornar uma gigante vermelha, que passará um

longo período queimando hélio, convertendo-o em carbono e oxigênio. Depois desse

período, a supergigante vermelha ejetará uma nebulosa planetária e terminará seu

ciclo como uma anã branca.

Uma nebulosa planetária é uma grande bolha de plasma que é lançada no

final da vida das estrelas de baixa massa (estrelas com até 8 massas solares).

Apesar do nome, esses corpos celestes não tem nenhuma característica em comum

com os planetas e, obtiveram esse nome por terem sido confundidas com planetas

pelos primeiros astrônomos que as observaram, utilizando pequenos telescópios.

Elas surgem à medida que as camadas externas da estrela se afastam de seu

centro, o núcleo remanescente, com temperatura de até 100.000 °C, se comprime,

formando uma anã branca e, ejeta radiação ultravioleta a altas temperaturas dando

origem a nebulosa planetária. Com o passar do tempo, o material da nebulosa

planetária é espalhado pelo espaço e será utilizado na formação de futuras gerações

de estrelas.

O núcleo remanescente dessa nebulosa forma uma anã branca, que é

composta de carbono e oxigênio altamente comprimidos. Embora tenha massa

próxima à do Sol, o seu tamanho é muito pequeno, com raio próximo ao da Terra e

consequentemente sua densidade é extremamente elevada, atingindo a ordem de

106 g/cm3. As anãs brancas recém-criadas apresentam uma temperatura superficial

na casa dos 100.000 °C, mas devido ao seu pequeno tamanho exercem baixa

luminosidade a longas distâncias. Como as reações nucleares já não ocorrem mais

nas anãs brancas, com tempo, elas irradiam toda a sua energia, arrefecendo-se e

perdendo seu brilho. Elas desaparecem de vista para se tornar uma anã negra fria

que vagará pelo espaço sideral.

Estrelas que se formaram com massas superiores a 8 M( terminam seu

ciclo com explosões catastróficas chamadas de supernovas. Por um breve espaço

de tempo, essa explosão é similar ao surgimento de uma nova estrela, chegando a

emitir um brilho superior ao de uma galáxia inteira, mas, ao contrário do evento de

criação de uma estrela, a supernova desaparece em questão de dias. A explosão

ocorre quando uma estrela de alta massa finalmente se esgota de combustível

nuclear. Sem qualquer pressão externa para equilibrar a força de gravidade para

dentro, as camadas exteriores da estrela desmoronam no núcleo e são então

dramaticamente expelidas em uma explosão nuclear, a uma velocidade de até

30.000 km/s. A onda de choque resultante cria uma concha em expansão de gás e

poeira chamada remanescente de supernova. O que resta do núcleo da estrela se

torna uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Uma estrela de nêutrons é o núcleo incrivelmente compacto que permanece

após um evento de supernova. Quando uma estrela de alta massa chega ao fim de

seu tempo de vida, suas camadas exteriores caem sobre o seu núcleo, comprimindo

o material até o ponto onde os átomos são esmagados, deixando apenas nêutrons

(partículas subatômicas sem carga elétrica). As camadas exteriores são então

ejetadas em uma explosão supermaciça, deixando em seu centro uma estrela de

nêutrons. Uma estrela de nêutrons pode pesar o mesmo que um ou dois sóis e

ocupar uma região pequena com apenas 20 km de raio.

O evento de supernova também pode formar os buracos negros, que na

maioria das vezes se originam de estrelas com massas superiores a 25 M(. Nesses

casos, tudo o que resta da estrela é esmagado em um objeto incrivelmente pequeno

e denso. Perto do objeto, a gravidade é tão forte que nada pode fugir, nem mesmo a

luz. Isso significa que não podemos ver nada que existe dentro dessa região, daí o

nome buraco negro. O buraco negro estelar, assim como uma estrela de nêutrons, é

um corpo derivado de uma supernova, com várias vezes a massa do Sol, compacto

num raio de 18 km. Esses corpos afetam profundamente a região que o circundam,

absorvendo material galáctico, estrelas e afetando a imagem de galáxia inteiras.

Uma vez estabelecidos, os buracos negros podem crescer e consumir até mesmo

outros buracos negros em torno deles, esse processo é chamado de acresção.

Figura 1.19: Esquema do ciclo de vida de uma estrela comum em relação à sua massa. Estrelas de massa média como o Sol, se tornarão nebulosas planetárias deixando para traz um núcleo pequeno e denso chamado de anã branca. As estrelas maciças, por outro lado, experimentarão um fim mais enérgico e violento, e terá seus restos espalhados sobre o cosmos em uma explosão enorme, chamada supernova. Uma vez que a poeira espalha pelo universo elementos pesados essenciais a origem de novos sistemas planetários, a única coisa restante será uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Adaptado. Fonte: http: //www .schools o bservatory .org.uk/astro/stars/lifecycle.

Magnitude de uma estrela

Magnitude em Astronomia é a medida do brilho de uma estrela ou de um

corpo celeste. Quando esse brilho é medido da terra, chamamos essa propriedade

de magnitude aparente, e quando é medido a partir de uma distância de 10 parsecs

é conhecido como magnitude absoluta. O primeiro astrônomo a atribuir um padrão

de classificação para o brilho emitido pelas estrelas foi Hiparco no ano 150 a.C. Ele

dividiu as estrelas visíveis em seis categorias de magnitude, sendo que as estrelas

mais brilhantes vistas por ele foram classificadas como de magnitude +1, e as

estrelas com brilho inferior ocupavam as posições seguintes, até a magnitude +6.

Com o passar dos anos, a escala de magnitudes de Hiparco sofreu diversas

alterações por vários astrônomos. Muito disso aconteceu após a descoberta do

telescópio a partir do século XVII. Foi então que, no século XIX os astrônomos

resolveram refinar e tornar mais quantitativa a série de Hiparco, estabelecendo um

padrão sob o qual uma estrela de qualquer magnitude é 2,512 vezes mais brilhante

que uma estrela ocupante da próxima magnitude, por exemplo, uma estrela de

segunda magnitude é 2,512 vezes mais brilhante que uma estrela da terceira

magnitude, bem como uma estrela de m = 1 é 2,5123 vezes mais brilhante que uma

de m = 4. As estrelas mais brilhantes que Vega, que por definição tem magnitude

zero, possuem magnitude negativa. Por exemplo, Sirius, que tem m = -1,46, sendo a

estrela mais brilhante fora do sistema solar. Como o Sol é a estrela mais próxima do

nosso planeta, sua magnitude é a menor da escala de magnitude estelar, com m = -

26,7.

Ao contrário da magnitude aparente, a magnitude absoluta, indica o brilho

de uma estrela se ela fosse colocada a uma distância de 10 parsecs4 da Terra. Ao

considerar as estrelas a uma distância fixa, os astrônomos podem comparar os

brilhos reais de diferentes estrelas. A Magnitude absoluta é uma propriedade

intrínseca da estrela, pois a essa distância o seu brilho não sofre interferência de

atmosfera ou poeira galáctica que impeça a passagem da luz. Juntamente com cor,

o brilho intrínseco de uma estrela pode indicar o seu tamanho, idade, distância e

composição química. Conhecendo a distância e a magnitude aparente de uma

estrela, pode-se calcular a magnitude absoluta. Para isso utiliza-se: +,- =

. /01 2 3456, onde m é a magnitude aparente, M a magnitude absoluta e d, a distância

em parcecs. O Sol apresenta magnitude absoluta +4,83 e Sirius na constelação de

Cão Maior apresenta +1,44.

4Parsecs é uma unidade de medida astronômica usada para representar distâncias estelares (1parsec = 3,262 anos-luz, aproximadamente, 30,86 bilhões de quilômetros).

A 5.2 – ATIVIDADE PRÁTICA IV: CONHECENDO AS ESTRELAS COM AJUDA DO STELLARIUM

1. Utilizando os recursos de pesquisa [F5] e rótulo de constelações [V] do Stellarium,

preencha a tabela abaixo com as informações que se pedem sobre as estrelas mais

brilhantes no céu para um observador na Terra; e responda as questões posteriores.

Estrela Magnitude aparente

Magnitude Absoluta

Distância Constelação

Sol

Sirius

Canopus

Proxima centauri

Arcturus

Capella

Rigel

Procyon

a) das estrelas pesquisadas, qual apresenta maior magnitude absoluta e menor

magnitude aparente? __________________________________________________

b) qual a relação que os valores apresentados por essa estrela têm com seu brilho?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

c) qual estela das observadas se encontra mais próxima do Sol? _______________

d) qual estela das observadas se encontra mais distante do Sol? _______________

e) qual a diferença entre a magnitude aparente e a magnitude absoluta? _________

___________________________________________________________________

2. A constelação de Orion é visível no hemisfério Sul de janeiro a novembro de cada

ano, aparecendo antes da meia-noite até o mês de junho. Essa constelação

representa a estação do verão e possui três estrelas muito conhecidas no hemisfério

Sul, as três Marias, que formam o cinturão de Orion. Utilizando os recursos do

Stellarium, determine:

a) o nome das estrelas que compõe o cinturão de Orion (as três Marias).

___________________________________________________________________

b) a distância que cada esta do Sol? ______________________________________

___________________________________________________________________

c) o nome das principais estrelas que compõe essa constelação.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

3. A constelação de escorpião é mais visível no hemisfério Sul durante o período de

inverno, por isso é considerada a constelação símbolo dessa estação. Utilizando os

recursos do Stellarium, encontre as principais estrelas que compõe essa

constelação e informe qual a distância que elas se encontram do Sol.

4. Em qual constelação se encontra a nebulosa cabeça de cavalo? ______________

___________________________________________________________________

5. Qual a distância aproxima que a galáxia Andrômeda se encontra da Terra? _____

___________________________________________________________________

Utilize as informações do texto de apoio III para responder as questões de 6 a 10.

6. Quais as condições necessárias para o surgimento de uma estrela? ___________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

7. Qual a principal utilidade do diagrama HR? _______________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

8. O que é uma anã marrom? ___________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

9. Como se formam os buracos negros e as estrelas de nêutrons? ______________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

10. Por que a sequência principal é região mais preenchida por estrelas no diagrama

HR? _______________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

11. O que provavelmente ocorrerá com o Sol no final do seu ciclo evolutivo?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

__________________________________________________________________

12. Qual a sua interpretação da frase: “somos todos poeira das estrelas” (Carl

Sagan)?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________-

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

APÊNDICE II

MANUAL COM OS PRINCIPAIS COMANDOS DO STELLARIUM

1. Instalando o Stellarium

O stellarium é um programa mundialmente utilizado em projetores de

planetários. Por ser um software de código aberto, ele pode ser usado gratuitamente

para simulações domésticas ou em aulas. É um software que possui vários recursos

e uma excelente representação visual de imagens 3 D que possibilitam excelentes

simulações, tais como: visualizar estrelas, constelações, localizar planetas,

nebulosas, as fases da Lua, o nascer e ocaso do Sol, os planetas e seus satélites,

entre outras. Além disso, é possível colocar a localização exata da cidade em que

mora com data e horário, fazendo simulações do céu como se encontra naquele dia.

Para servir-se das utilidades desse software, o primeiro passo é baixá-lo no

endereço <www.stellarium.org/pt >. Sendo importante verificar se a versão baixada é

compatível com o sistema operacional instalado no seu computador (Windows,

Linux, Mac OS X). Para continuar com a instalação basta seguir as instruções do

instalador, que é um arquivo executável, e finalizar a instalação. A versão utilizada

na aplicação da sequência do apêndice 1, foi a 0.15.1 para computadores de 64

bits, que introduziu novos recursos que tornaram o software mais dinâmico e prático.

O segundo passo é iniciar o programa e começar as simulações usando os

comandos disponíveis em duas barras de menu localizadas na vertical e horizontal

da tela inicial, ou suas respectivas teclas de atalho. As instruções de uso, bem como

a indicação dos comandos encontram-se no manual de uso do stellarium

confeccionado durante a aplicação dessa sequência e disponibilizado a seguir. É

importante lembrar que diversos tutoriais de uso podem ser encontrados em canais

do youtube, dentre estes, sugerimos as aulas com o professor João Batista Garcia

Canalle, disponível no endereço: < www.youtube.com/watch?v=vwpUFoIdVoY>.

1.2 – Iniciando o Stellarium

Quando se instala o Stellarium em seu computador, ele cria um atalho em sua

área de trabalho. Para iniciar o programa basta dar um duplo click sobre o ícone e

aguardar alguns segundos até o programa inicializar. Assim que o software carrega

ele mostra a imagem do céu de Paris, na França. No entanto, isso é facilmente

alterado na janela localização da barra de menu vertical. O tópico 1.3.1 deste

manual mostra detalhadamente qual comando deve seguir para fazer a mudança.

Figura 2.1: Tela de abertura do Stellarium já configurado a localização (ao iniciar o Stellarium pela

primeira vez estará configurado com a localização de Paris). Fonte: Stellarium.

Note que a página inicial traz duas barras de menus, uma na horizontal e

outra na vertical. Cada um desses ícones tem uma função de comando, e podem ser

utilizados em combinações que ajudam a extrair diversas simulações do astro que

deseja trabalhar. Na barra de menu vertical estão contidas as principais

configurações do programa. É nessa região que se consegue alterar a localização

de série do Stellarium. No tópico seguinte, o leitor encontrará informações relativas

aos ícones dessa barra e as teclas de atalho que serão úteis durante as simulações.

1.3 Os Comandos da Barra de Menu Vertical 1.3.1 Janela Localização [ F6 ]

Quando abrimos o stellarium as suas coordenadas geográficas dão a

localização de Paris, França. Para mudar para o céu de sua cidade, o usuário deve

usar a janela localização ou utilizar a tecla de atalho [F6]. Essa opção permite a

localização buscando o nome da cidade na opção lupa ou inserindo as informações

sobre a posição atual. Ao finalizar a tarefa todas as informações podem ser salvas e

armazenadas marcando a opção “utilizar como padrão” e clicando em “adicionar à

lista” no canto inferior à direita da aba, ilustrado na figura 2.2.

Figura 2.2: Janela Localização da barra vertical do Stellarium. Fonte: Stellarium.

1.3.2 Janela data e hora [ F5 ]

O menu Data e hora, figura 2.3, possibilita o usuário mudar a data e o horário

das simulações, o que permite verificar diversos fenômenos que ocorreram ou que

irão ocorrer durante o ano, bastando para isso, clicar nos botões que aumentam ou

diminuem os valores em cada campo. Com essa função, o navegador pode fazer

simulações da posição de um astro no céu por vários dias, na mesma hora,

verificando assim, a sua posição na abóboda celeste durante semanas, meses, anos

ou até mesmo séculos.

Figura 2.3: Janela data e hora do Stellarium. Fonte: Stellarium.

1.4 Janela de Opções de Céu e Visualização [ F4 ] 1.4.1 Céu

Essa é a janela (figura 2.4) com maior número de funções, divide-se em cinco

categorias: Céu, DSO, Marcações, Paisagem e Cultura Estelar. Na opção céu, o

navegador pode trabalhar os comandos de cintilação das estrelas, limite de

magnitude estelar, estrelas cadentes, rótulos de marcadores, luminosidade da via

láctea; e trabalhar detalhes da atmosfera, tais como: controle de poluição

atmosférica, pressão atmosférica, temperatura e coeficiente de extinção. Ainda

nesse ícone, o usuário conta com a função objetos do sistema solar, que permite

visualizar as orbitas dos planetas e controlar o limite de magnitude desses astros.

Figura 2.4: Janela com maior número de ícones de configuração do Stellarium. Fonte: Stellarium. 1.4.2 DSO

O DSO (Deep Sky Objects), figura 2.5, trabalha com objetos do espaço

profundo baseando-se nos principais catálogos existentes, como Messier e o NGC.

Além disso, permite o navegador filtrar o tipo de objetos do espaço profundo que

deseja estudar. Combinado com o regulador de “rótulos e marcadores”, essa função

se potencializa como um excelente recurso para se trabalhar com as galáxias,

nebulosas, supernovas, remanescente de supernovas e aglomerado de estrelas.

Figura 2.5: Configuração do Stellarium para trabalhar com os objetos do espaço profundo – DSO.

Fonte: Stellarium. 1.4.3 Marcações

Aqui você encontra as grades de localização, que são linhas imaginárias que

determinam a localização do astro na abóboda celeste. Combinando com os

recursos de “projeção”, grades e a janela de localização; praticamente todos os

objetos celestes catalogados podem ser observados e os problemas de Astronomia

de posição resolvidos. Quando você utiliza o recurso de projeção e diminui o zoom,

cria-se um globo, que representa a abóboda celeste, com isso, o navegador pode

analisar o movimento de um astro em relação ao outro na abóboda, isso é muito

interessante para se trabalhar, por exemplo, com as fases Lua, pois mostra todo o

processo de inclinação que possibilita o fenômeno. Essa simulação pode ser feita

combinando esses recursos com a função acelerar e diminuir velocidade do tempo,

situado na barra de menu horizontal.

A opção “Marcações”, figura 2.6, permite trabalhar o recurso de grade

eclíptica, que possibilita verificar a trajetória de um astro no céu, isso também ajuda

a localizar o objeto quando aliado às grades equatorial e azimutal. A função

“compensação de janela de exibição vertical” permite regular a projeção na tela em

valores que vão de -50% a + 50%. É aconselhável que quando estiver trabalhando

com a projeção ortográfica ou equivalente regule a compensação para 0%,

centralizando toda a esfera celeste no meio da tela. Para outras projeções o recurso

facilita muito o zoom, pois aumenta bastante a área de visualização. Essa

ferramenta é muitas vezes deixada de lado quando se faz simulações com

Stellarium, no entanto, é um dos recursos mais importantes do software.

Figura 2.6: Opção Marcações da janela de visualização do Stellarium. Fonte: Stellarium.

1.4.4 Paisagem Em “Paisagem” é possível alterar a imagem do local de observação. O

software vem configurado com imagem de Guéreins, que é um pequeno vilarejo

francês, para alterar para outro lugar, dentre os possíveis, basta clicar com mouse

sobre o local desejado na coluna esquerda ilustrada na figura 2.7. Em “opções” é

possível escolher se exibe ou não a superfície, regular seu brilho, exibir névoa,

rótulos de paisagens e iluminação.

Figura 2.7: Opção “Paisagem” da janela de visualização do Stellarium. Fonte: Stellarium.

1.4.5 Cultura Estelar

Altera os nomes de constelações e estrelas da cultura ocidental para outras

culturas antigas, por exemplo, chinesa. Para alterar a cultura estelar basta dar um

click na opção desejada na coluna direita, como representado na figura 2.8.

Também é possível regular a espessura das linhas de constelações, seus limites e

seus rótulos. É importante salientar que o catálogo padrão para Astronomia adotado

pela UAI (União Astronômica Internacional) é o ocidental.

Figura 2.8: Função “cultura estelar” do Stellarium. Fonte: Stellarium.

1.5 Janela de Pesquisa [ F3 ]

Na janela de pesquisa, figura 2.9, é possível encontrar qualquer astro no céu

digitando o seu nome na área disponibilizada. É importante digitar o nome do astro

corretamente para que o software entenda o comando dado. Após a localização do

astro, é interessante utilizar a tecla [ T ] para que o zoom acompanhe-o durante a

observação. A busca pelo astro também pode se dar pela sua localização geográfica

no ícone “Posição” e pela lista de astros disponibilizada na opção “Listas”. A função

“Opções” permite selecionar o servidor, que pode ser o da universidade de

Estrasburgo na França ou de Haward nos Estados Unidos. O teclado com letras

gregas disponibilizado abaixo da “área de buscas” ajuda a encontrar estrelas do

catálogo proposto por Johann Bayer no século XVI, que classificou as estrelas pela

intensidade de seu brilho, estabelecendo como ordem, as letras do calendário grego.

Figura 2.9: Janela de procura do Stellarium e seu teclado para as designações de Bayer. Fonte:

Stellarium. 1.6 Janela Ajuda [ F1 ]

A janela ajuda, ilustrada na figura 2.10, fornece todas as teclas de atalho e

seu respectivo comando. Traz informações sobre os desenvolvedores do software,

bem como o seu recurso de registro.

Figura 2.10: Janela de ajuda e algumas funções de suas teclas de atalho. Fonte: Stellarium

1.7 Janela de configurações [ F2 ]

A janela configurações, figura 2.11, é composta por seis ícones: principal,

informações, navegação, ferramentas, apresentações e complementos. A função

“principal” habilita alterar o idioma do software e a função “informações” permite o

navegador controlar quais informações do astro aparecerão quando se clicar sobre

ele. A ferramenta “navegação” ativa o teclado ou o mouse, e também possibilita

alterar o formato da data e fazer correções do tempo. O ícone “ferramenta” permite

capturar a tela e salvá-la como imagem, além de conter “opções de planetário” e um

catálogo de estrelas atualizado que pode ser baixado pelo usuário. A opção

“apresentações” habilita selecionar eventos a partir de um determinado astro ou

fazer passeios em torno desses objetos. Em “complementos” você pode atribuir

algumas funções ao software, como mostrar as coordenadas do mouse e permitir

que o Stellarium dê comandos a um telescópio, por exemplo.

Figura 2.12: Principais configurações do Stellarium. Fonte: Stellarium

1.8 Calculadora Astronômica [ F10 ]

É o mais novo recurso do Stellarium disponibilizado na versão 0.15.1. Esse

mecanismo possibilita obter informações com antecedência da data e do tipo de

fenômeno que ocorrerá com astro, por exemplo, a data e hora que Vênus estará em

conjunção com Júpiter. Consegue-se também, determinar a posição do astro para o

dia, fornecendo informações de sua ascensão reta, inclinação, magnitude e tipo.

Outra importante função é o gráfico, com ele o observador verifica graficamente a

posição do astro em função do tempo.

Figura 2.13: Janela calculadora Astronômica contendo informações para um período de 24 horas.

Fonte: Stellarium. 1.9 Barra de Menu Horizontal

A barra de menu horizontal do Stellarium apresenta em grande parte a função

de exibir algum tipo de marcadores. Ao contrário da barra vertical, não permite

mudar configuração ou a maneira de como se pesquisa o astro. No entanto, nessa

linha de comandos, o navegador pode controlar o tempo, acelerando e diminuindo a

passagem temporal, de maneira que essas funções se tornam essenciais para

extrair informações do astro que dificilmente conseguiria utilizando um telescópio.

Na versão, 0.15.1, foram inseridos mais cinco comandos de muita utilidade, que

permitem simular o uso de um telescópio, trabalhar com chuvas de meteoros e exibir

exoplanetas. Conhecer esses ícones e suas funções são fundamentais para

conseguir boas simulações com o software. O quadro 2.1, mostra a função de cada

ícone da barra de menu horizontal e sua respectiva tecla de atalho.

Quadro 2.1 – Mostra a função de cada ícone da barra de menu horizontal.

ÍCONE NOME TECLAS DE ATALHO

FUNÇÃO

Linhas de constelação

C As constelações podem ser trabalhadas com os comandos: linhas de constelação, rótulos de constelação e arte de constelação. Com esses recursos o navegador tem o formato da constelação, o nome e o contorno com as principais estrelas que a compõe. Com isso, um estudo elaborado das principais constelações do céu no hemisfério sul e no hemisfério norte pode ser feito a fim de mostrar a ligação que elas têm com as estações do ano.

Rótulo das constelações

V

Arte das constelações

R

Grade equatorial E A grelha equatorial e a grelha azimutal permite trabalhar com o zênite e o azimute, que são importantes para localizar o astro na abóbada celeste.

Grade Azimutal Z

Superfície G O ícone superfície possibilita tirar o solo e verificar o nadir, que o ponto oposto ao zênite na abóbada celeste. Com o comando pontos cardeais encontra-se a localização geográfica do astro e consequentemente os pontos colaterais. Já o efeito de tirar a atmosfera torna possíveis as simulações de planetas e constelações durante o dia.

Pontos cardeais Q

Atmosfera A

Objetos do céu profundo

D A opção de objetos do céu profundo permite localizar as nebulosas, exoplanetas, aglomerados de estrelas, supernovas, entre outros astros do hiperespaço. Já a função rótulos dos planetas nomeia os planetas e os planetas anões.

Rótulos dos planetas

Alt+P

Alternar grade equatorial /

azimutal

Ctrl+M Muda a superfície da horizontal para a vertical e vice-versa.

Centrar objeto selecionado.

Barra de espaço ou T

Posiciona o objeto selecionado no centro da tecla. Um excelente recurso para usar nas simulações.

Visão noturna Ctrl+N Faz o dia virar noite.

Modo tela cheia F11 Faz a imagem do software ocupar toda a tela de seu computador.

Exibir exoplanetas

Ctrl+Alt+E Mostra a posição dos planetas fora do sistema solar na abóboda celeste.

Mostrar chuva de meteoros

Ctrl+Shift+M Mostra ou esconde as chuvas de meteoros.

Janela pesquisa Ctrl+Alt+M Mostra as chuvas de meteoro que cairão durante o período pesquisado.

Visão ocular Ctrl+O Simula a observação com telescópio, possibilitando mudar lente.

Indicações de satélites

Ctrl+Z Indica o satélite artificial quando passa pela tela.

Diminuir velocidade do

tempo

J Regula a velocidade em que deseja voltar no tempo.

Definir taxa normal do tempo

K Volta a velocidade do tempo ao normal. Também serve para pausar o tempo.

Definir o tempo para hora atual

8 Volta o tempo para o horário atual.

Aumentar a velocidade do

tempo L

Permite aumentar a velocidade do tempo. Excelente recurso para simular fenômenos futuros.

Sair Ctrl+Q O menu sair permite o usuário encerrar a sessão.

1.9.1 Outras Teclas de Atalho e Suas Funções Tabela 2.1: Outras teclas de atalho importantes para as simulações com Stellarium.

TECLA DE ATALHO FUNÇÃO

[ Subtrair 1 semana solar

] Adicionar 1 semana solar

- Subtrair 1 dia solar

= Adicionar 1 dia solar

N Nebulosas

P Nomes dos planetas

S Estrelas

. Linha do Equador

, Linha elíptica

; Meridiano

/ Zoom no objeto selecionado

T Acompanhar objeto

\ Reduzir

Ctrl+G Definir o planeta selecionado como base

O Orbitas dos planetas

M Via láctea