Excrusão Educativa - Feira de Santana

Data: 22 e 23 de SETEMBRO de 2011.

Alunos envolvidos: 1º ano.

Disciplinas contempladas: Química, Física, Geografia, Filosofia, Matemática, Literatura, Redação.

Saída do Colégio Ação Fraternal de Itabuna: 23h e 30min (dia 22).

Chegada prevista meia-noite do dia 23.

O projeto:

A Astronomia vem trazendo inúmeros benefícios à comunidade, ampliando o saber, a tecnologia e permitindo entender melhor a evolução dos sistemas que permeiam o Universo. Para o estudante essa área de conhecimento é muito interessante porque desvenda inúmeras curiosidades e questionamentos que o homem já se pergunta desde os tempos mais remotos. Visualizar, conhecer e compreender os objetos que o rodeia, fascina-o e desperta uma atenção especial para a Ciência. 

É importante destacar que a Astronomia traz consigo aspectos especiais, como exemplo, a multidisciplinaridade. Suas aplicações empregam conhecimentos de diversas áreas. Para o astrônomo trabalhar com os dados obtidos ele se utiliza da Física, da Química dos compostos gasosos, modelos matemáticos e simulações numéricas. Estudam as origens, evolução e propriedades Físicas das galáxias, estrelas, planetas e nebulosas. Ao utilizar o telescópio, os computadores se fazem hoje imprescindíveis. Assim, a informática é um elemento essencial para trabalhar atualmente nessa área. O estudo acerca das origens da vida no planeta, a compreensão da dinâmica do nosso planeta, do sistema solar, do universo etc. propiciam uma melhor concepção, dos conceitos que fundamentam ciências centrais como a Química e a Física. Nesse sentido, ressalta-se ainda que a busca por indícios de vida em outros planetas e sistemas envolvem a Biologia de forma profunda.

Perceber como a Filosofia teve importância fundamental para o surgimento da Astronomia, desde os mitos da criação do mundo, nas explicações das physis, na buscar de suas arques, em que condições históricas e quais são os fatores determinantes para a sua origem. Quais são as características deste pensamento filosófico, sobre o legado que os chamados pré-socráticos deixam para a cosmologia e a astronomia não só na modernidade como na contemporaneidade.

O projeto terá como objetivos:

- Estimular e despertar nos alunos do Ensino Médio a vocação pela ciência e visa propiciar as ferramentas básicas para atingir objetivos científicos pré-determinados;

- Promover uma atividade interdisciplinar, visando uma conexão entre a Astronomia e as disciplinas envolvidas, os conhecimentos científicos como essenciais para o entendimento das dinâmicas da natureza, em escala local;

Metodologia:

- Constatar através de observações “in loco” o que foi visto em teoria na sala de aula, utilizando-se da experimentação, busca de informação, do trabalho em equipe, coleta de dados, questionamentos, elaboração e análise dos resultados, entrevista, anotações, registro com fotos, organização e compilação de todos os dados em relatório, painéis, informativos.

Nossa arrumação e organização:

-                      Todos deverão vestir uniforme completo. Nada de bermuda, somente calça;

-                      Os alunos serão divididos em grupos e cumprirão as atividades previstas, acompanhados pelos professores responsáveis por cada grupo;

-                      Em hipótese alguma, será permitido o afastamento individual do grupo, caso seja necessário por algum motivo, deverá ser comunicado ao professor ou à Coordenação;

-                      Levar um documento de identidade.

Nossa equipe (todos que irão à viagem): Ana Paula, Alessandro, Clayton, Deni, Leopoldo, Marcos Emílio, Roberto, Tereza Cristina.

A CONQUISTA DO ESPAÇO É UM VELHO SONHO DA HUMANIDADE.

Os gregos, por exemplo, criaram  antigas lendas, como a de Ícaro  que enquanto fugia de uma prisão, usando asas de cera construídas por seu pai, Dédalo, ficou tão  fascinado com o vôo que ao seguir em direção ao Sol teve suas frágeis asas de cera derretidas.

Muito tempo já se passou. A ciência foi se desenvolvendo rapidamente. A astronomia caminhou a passos largos e em pouco tempo, o sonho se transformou em realidade. Hoje, a humanidade alcançou seu antigo sonho de conquistar as estrelas. Vivemos em plena era espacial, em plena realização de lendas! Um ser só tem consciência de sua ignorância quando contempla as estrelas. Só através dos sonhos o homem pode criar. Foi assim que ele conquistou o direito de sair das escuras cavernas e abandonar a sombria ignorância, tornando assim sua realidade menos dura, menos sofrida.

Se não pudéssemos contemplar uma noite estrelada, jamais poderíamos ter nos aventurado pelos mares. As constelações guiaram navegantes chineses e ocidentais durante séculos. Na sua busca em desvendar as complexas engrenagens dos movimentos celestes, o gênio sonhador humano foi criando novas ferramentas para entender a natureza. Sem Astronomia não conheceríamos as Leis de Newton. E foi a Mecânica Celeste que inspirou o surgimento de cálculos utilizados hoje em meios tão diversos quanto a Medicina, Engenharia, Economia... ... ( Regina Gonçalves)

E COMO ALGUÉM JÁ CONSTATOU... A VERDADE ESTÁ LÁ FORA!

BIBLIOGRAFIA

LUCIE, Pierre H. A Gênese do Método Científico. Rio de Janeiro: Campus, 1978.

MOURÃO, R. R. DE Freitas e CASANOVAS, C. F. de Freitas. Astronomia, in Enciclopédia Mirador Internacional. São Paulo, Britannica, 1969.

RONAN, Colin A. História Ilustrada da Ciência. Rio de Janeiro: Jorge  Zahar,1987.

FILOSOFIA E FÍSICA NA ASTRONOMIA

A Astronomia é um mapa infinito sobre cabeças sonhadoras( Regina Gonçalves)

Observar o céu estrelado tem sido muito mais que uma fonte de inspiração para o ser humano. O movimento dos corpos celestes revela-se periódico e por isso tem sido associado às variações do clima da Terra.

Desde os tempos mais remotos, contemplar as estrelas é o momento em que podemos reverenciar nossa existência. ( Regina Gonçalves)

A presença de certos grupos de estrelas no céu passou a indicar os períodos de seca e chuva e portanto a época adequada ao plantio e à colheita. A posição do Sol no horizonte ao longo do ano ajudou-nos a compreender as estações climáticas. A Lua, com suas fases, sugeriu os períodos mensais e semanais e explicou o ciclo das marés. São inúmeros fenômenos cuja periodicidade foi associada a dos eventos celestes.

Na alquimia, a astronomia exerce um papel fundamental, desde a escolha do momento certo para o início da obra, da colheita dos materiais utilizados, até o momento mais propício para o alquimista trabalhar.

A matemática usada em combinação à astronomia muitas  vezes nos dão pistas, baseados nas posições dos astros na ocasião,de quando ocorreram certos fatos históricos

A origem da astronomia está na pré-histórica há registros datados de 50.000 anos, existem registros através de pinturas rupestres, esculturas, túmulos, gravações em pedras e artefatos construídos com rochas como o de Carnac (França), Callanish (Escócia) e Stonehenge (Inglaterra) datado de 3.000 a.C. que geralmente marcam o nascimento do Sol, Lua e algumas estrelas. Existem gravações em rochas que representam as constelações de Ursa Maior, Ursa Menor e o aglomerado de estrelas Plêiades. Algumas construções estão orientadas na direção do Sol nascente.

A Astronomia na Mesopotâmia

Os sumerianos foram os primeiros a cultivar a astronomia. A princípio, observavam os astros por motivos místicos, porém com o tempo foram aperfeiçoando-se  e começaram a analisar os fenômenos celestes.    Surgem, assim, as primeiras aplicações de métodos matemáticos para exprimir as variações observadas nos movimentos da Lua e dos planetas. A introdução da matemática na astronomia foi o avanço fundamental na história da ciência na Mesopotâmia.

Na China

Como na Mesopotâmia, foi essencialmente religiosa e astrológica. Há dificuldade de reconstituir todo o conhecimento astronômico chinês, pois no ano 213 a.C. todos os livros foram queimados por decreto imperial. O que existe de mais antigo em matéria de astronomia remonta ao século IX a.C.

Os chineses previam os eclipses, pois conheciam sua periodicidade. Usavam um calendário de 365 dias. Deixaram registros de anotações precisas de cometas, meteoros e meteoritos desde 700 a.C.

No Egito

As estrelas sempre orientaram os egípcios, na navegação na agricultura e até na localização ideal para se construir as suas famosas pirâmides. Elaboraram mapas dos céus, distinguindo estrelas de planetas, juntando-as em constelações. Desenvolveram ainda o calendário solar de 365 dias divididos em 12 meses de 30 dias, mais 5 dias festivos

Na Grécia

Com o conhecimento herdado dos povos mais antigos, surgiram os primeiros conceitos de Esfera Celeste, uma esfera de material cristalino, incrustada de estrelas, tendo a Terra no centro. Sem conceitos sobre a rotação da Terra, os gregos imaginaram que a esfera celeste girava em torno de um eixo passando pela Terra. Observaram que todas as estrelas giram em torno de um ponto fixo no céu e consideraram esse ponto como uma das extremidades do eixo de rotação da esfera celeste.

Os Astrônomos da Grécia Antiga

Tales de Mileto (~624-546 a.C.) introduziu na Grécia os fundamentos da geometria e da astronomia, trazidos do Egito. Já convencido da curvatura da Terra, sabia que a Lua era iluminada pelo Sol e previu o eclipse solar do ano 584 a.C.

Pitágoras de Samos (~572-497 a.C.) acreditava na esfericidade da Terra, da Lua e de outros corpos celestes. Achava que os planetas, o Sol, e a Lua eram transportados por esferas separadas da que carregava as estrelas. Foi o primeiro a chamar o céu de cosmos.

Aristóteles de Estagira (384-322 a.C.) professor de Alexandre, o Grande, observou que as fases da Lua dependem de quanto da parte da face da Lua iluminada pelo Sol está voltada para a Terra. Dessa forma, pôde explicar os eclipses; argumentou a favor da esfericidade da Terra, já que a sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar é sempre arredondada. Afirmava que o Universo é esférico e finito, tendo a Terra como centro.

Heraclides de Pontus (388-315 a.C.) propôs que a Terra girava diariamente sobre seu próprio eixo, que Vênus e Mercúrio orbitavam o Sol, e a existência de epiciclos.

Aristarcos de Samos (310-230 a.C.) foi o primeiro a propor a Terra se movia em volta do Sol, antecipando Copérnico em quase 2.000 anos. Entre outras coisas, desenvolveu um método para determinar as distâncias relativas do Sol e da Lua à Terra e mediu os tamanhos relativos da Terra, do Sol e da Lua.

Eratóstenes de Cirene (276-194 a.C.), bibliotecário e diretor da Biblioteca Alexandrina de 240 a.C. a 194 a.C., foi o primeiro a medir o diâmetro da Terra.

Ptolomeu (87-150 d.C.) Claudius Ptolemaeus foi o último astrônomo importante da antiguidade. Ele compilou uma série de treze volumes sobre astronomia, conhecida como o Almagesto, que é a maior fonte de conhecimento sobre a astronomia na Grécia. A contribuição mais importante de Ptolomeu foi uma representação geométrica do sistema solar, geocêntrica, com círculos e epiciclos, que permitia predizer o movimento dos planetas com considerável precisão e que foi usado até o Renascimento, no século XVI.

Na Idade Média

Nicolau Copérnico (1473 - 1543) apresenta o sistema heliocêntrico. A base deste novo pensamento veio, em parte, das escolas bizantinas. Manteve durante toda a vida a idéia da perfeição do movimento circular, sem supor a existência de outra forma de movimento.

Johannes Kepler (1571 - 1630) descobriu as três leis que regem o movimento planetário.

A grande revolução da Astronomia e das ciências de cálculos ocorreu depois que

Galileu Galilei (1564 - 1642)  Galileu desenvolveu o método científico e resolveu apontar um telescópio (luneta de galileana) para o céu.

Usando o telescópio foi possível fazer medidas mais precisas e com isso pode-se mostrar que a Terra girava ao redor do Sol, e não o contrário como se pensava até aquela época.

Por suas afirmações, Galileo foi julgado e condenado por heresia em 1633. Sentenciado ao cárcere, Galileo, aos setenta anos, renega suas conclusões de que a Terra não é o centro do Universo e imóvel. Apenas em 1822 foram retiradas do Índice de livros proibidos as obras de Copérnico, Kepler e Galileo, e em 1980, o Papa João Paulo II ordenou um reexame do processo contra Galileo, o que eliminou os últimos vestígios de resistência, por parte da igreja Católica, à revolução Copernicana.

Não se deve esquecer que foram os grandes observadores e teóricos dessa época, como Hevelius, Huygens e Halley, que ajudaram a erguer a nova astronomia.

A Nova Astronomia

Sir Isaac Newton (1643 - 1727)  Das suas teorias com sua lei de gravitação, surge a confirmação das leis de Kepler. No domínio da óptica, Newton inventou o telescópio refletor, discutiu o fenômeno da interferência, desenvolvendo as idéias básicas dos principais ramos da física teórica, nos dois primeiros volumes do Principia, com suas leis gerais, mas também com aplicações a colisões, o pêndulo, projéteis, fricção do ar, hidrostática e propagação de ondas. Somente depois, no terceiro volume, Newton aplicou suas leis ao movimento dos corpos celestes. O Principia é reconhecido como o livro científico mais importante escrito.

Johann Carl Friedrich Gauss ( 177 - 1855) Os trabalhos astronômicos de Newton são apenas comparáveis aos de Gauss, que contribuiu para a astronomia com a teoria da determinação de órbitas, com trabalhos importantes de mecânica celeste, de geodésica avançada e a criação do método dos mínimos quadrados. 

A Astronomia Moderna

Albert Einstein  (1879-1955)   Depois de 1905, , a física nunca mais voltaria a ser a mesma.  Foi nesse ano de milagres que surgiram os cinco artigos notáveis, em três áreas distintas da física: os quanta de luz, o movimento browniano e a Teoria da Relatividade  que constitui as bases da física moderna.

A espectroscopia estelar, a construção dos grandes telescópios, a substituição do olho humano pelas fotografias, e os objetivos de sistematização e classificação, fizeram a astronomia evoluir mais nestes últimos cinqüenta anos do que nos cinco milênios de toda sua história.

As principais divisões da astronomia são a astrometria, que trata da determinação da posição e do movimento dos corpos celestes; a mecânica celeste, que estuda o movimento dos corpos celestes e a determinação de suas órbitas; a astrofísica, que estuda as propriedades físicas dos corpos celestes; a astronomia estelar, que se ocupa da composição e dimensões dos sistemas estelares; a cosmogonia, que trata da origem do universo, e a cosmologia, que estuda a estrutura do universo como um todo.

A pesquisa espacial deu não só à cartografia, mas a todos os estudos das ciências na Terra e, em especial, aos levantamentos dos recursos naturais do planeta, um novo dimensionamento.

Física e Astronomia modernas

As teorias de Newton levaram a uma rápida evolução do estudo dos movimentos (Mecânica) e também do Eletromagnetismo (que inclui o estudo da luz, a Ótica, e levou à teoria da Relatividade), da Termodinâmica e Mecânica Estatística (calor e sistemas de muitas partículas) e, já no século XX, dos átomos e núcleos atômicos (na Mecânica Quântica). Hoje conhecemos três forças fundamentais : Gravitacional, Eletrofraca (antes considerada como duas, Eletromagnética e Nuclear Fraca) e Nuclear Forte. Todas as forças conhecidas podem ser explicadas como combinações destas. O funcionamento de Foguetes e Naves Espaciais depende de todos esses conhecimentos. O motor a jato foi desenvolvido a partir da termodinâmica. Os seus controles são elétricos e toda a comunicação com a nave e com os centros de controle em Terra é feita com ondas eletromagnéticas (rádio) e dispositivos elétricos baseados em física atômica e mecânica quântica - que são base também para a microeletrônica e os computadores.

A Física Nuclear e a Relatividade são essenciais para os estudos da constituição das estrelas e do Universo (Astrofísica e Cosmologia). A teoria moderna da evolução do Universo que explica a expansão a partir de um grande estouro inicial há cerca de 14 bilhões de anos, dando origem à formação da matéria e, depois, das galáxias, das estrelas e dos planetas, e o aparecimento dos seres vivos e da humanidade, depende de todas as ciências.

                                            

ASTRONOMIA E MATEMÁTICA

- Astronomia e matemática são duas ciências tão inter-relacionadas que é difícil trabalhar com uma sem pensar na outra.
Todos os movimentos astronômicos são regidos por leis matemáticas e, do outro lado, é difícil tentar visualizar o cosmo sem modelos matemáticos.
Por este motivo, alguns dos fenômenos observados são colocados como hipótese até que alguém consiga explicar matematicamente sua razão.
Um buraco negro, por exemplo só pode ser imaginado através destes modelos.
Deste modo a astronomia forçou um desenvolvimento extraordinário da matemática e dos modelos geométricos, trabalhando com um número de dimensões além da nossa capacidade de imaginar.
No caso de uma feira, teremos de nos concentrar em um modelo simples, que possa passar algum conhecimento aos alunos do seu colégio. Ai vão algumas sugestões:
- sistemas de coordenadas celestes
- movimento anual do Sol (inclinação do eixo da Terra)
- relógio de Sol - tempo solar verdadeiro (excentricidade da órbita da Terra - movimento areolar)
- calculo da massa de um astro em função de um corpo em órbita (Terra x Lua)
- órbitas: as 3 leis de Kepler
- formas geométricas das órbitas (curvas cônicas)
Todos estes assuntos permitem uma abordagem prática, com a construção de modelos e demonstrações práticas. Escolha um assunto e mãos à obra!

QUÍMICA E ASTRONOMIA

A Química tem por objeto de estudo as substâncias, materiais e transformações por que estes passam. Não que isto defina a química completamente, mas, para o propósito desta postagem, serve.

Associar fatores químicos a estudos astronômicos é comum e extremamente útil para ambas as partes. Por exemplo: pode-se saber muito sobre as propriedades de uma estrela se conhecermos sua composição química. É claro que esta determinação seria indireta, pois não se pode coletar material estelar, mas ela pode ser feita analisando-se a luz (radiação eletromagnética visível ou não) que a estrela emite. A análise da luz decomposta é chamada espectroscopia.

Para os leigos, um dos conceitos mais importantes da química (e muito útil à astronomia) é o conceito de elemento químico.

Costumam-se categorizar átomos em elementos químicos, que são conjuntos de átomos com o mesmo número de prótons em seu núcleo. Por exemplo, diz-se que qualquer átomo que possua 8 prótons em seu núcleo pertence ao elemento oxigênio, que tem número atômico 8. Já o cálcio é o elemento com número atômico 20, assim, todo átomo de cálcio tem 20 prótons. Uma listagem completa dos elementos químicos conhecidos e organizada em ordem crescente de números atômicos é a famosa Tabela Periódica.

GEOGRAFIA E ASTRONOMIA

Navegando pelas estrelas: A estreita relação entre Geografia e Astronomia. por Camila N. Fávero

É difícil não citar algo que resvale, ainda que levemente, na Geografia, quando falamos em estudos astronômicos. A Astronomia é uma disciplina que contempla concomitantemente a observação do céu, de seus elementos e sua modelização, baseando-se na quantitatização. A Geografia, por sua vez, envolve-se com a observação e descrição de uma região ou uma paisagem e enxerga também o modelo generalizado que pode ser construído como análise.

A Astronomia é tida como uma ciência puramente exata e quantificada. Porém, é sabido que as ciências humanas (como a Geografia) muito influenciaram na gênese dessa disciplina — basta lembrar do homem ainda na Pré-História ou durante o Renascimento. O Professor Dr. Augusto Daminelli, chefe do Departamento de Astronomia do Instituto de Astronomia e Geofísica da USP (IAGUSP) e representante do Brasil para o Ano Internacional da Astronomia (IYA2009), explica que Geografia e Astronomia sempre estiveram (e ainda estão) intimamente ligadas: “As atividades mais importantes da Astronomia sempre foram exatas, ou seja; envolveram quantificação: medições em graus, minutos e segundos, em hora e anos, em magnitudes de estrelas, em distâncias etc.

Mesmo assim, não existe Geografia sem Astronomia. Todos os povos primitivos, antigos e modernos usam a sombra de uma vara vertical ( gnômon) para determinar as direções e se orientar. O mapeamento para além da linha do horizonte só pode ser feito apoiando-se nos astros: a elevação do Sol na passagem meridiana, a posição da Lua e das estrelas. Se pegarmos a história da humanidade, veremos que as grandes navegações marítimas (que ampliaram o objeto de estudo geográfico), só puderam ser feitas usando a astronomia, não só as dos séculos XV e XVI, mas também as navegações para a Lua e interplanetárias”.

Daminelli conta ainda que “Em especial, a Astronomia mostrou que não estamos no centro do Universo, como se imaginava na Idade Média, mas vivemos em um espaço sem fronteiras, expandindo- se para todas as direções. Outra grande conquista da humanidade foi mapear o ‘anel do tempo’ e prever o ritmo das estações do ano. Isso deu sucesso à agricultura no Egito e Mesopotâmia, levando a um crescimento da população humana. Com a diminuição do número de horas empregadas para garantir a sobrevivência, criaram-se as vilas e cidades. Nelas ocorreram trocas muito ricas entre as pessoas, criando-se a filosofia, a matemática, as artes”.

Ele continua, destacando a importância da relação, “A agricultura se fez com um olho voltado para o chão e outro para o céu. O estudo da Lua levou a uma infinidade de produtos materiais e ferramentas teóricas. Só para citar uma delas: para determinar a força da Terra sobre a Lua, Isaac Newton teve que inventar um novo tipo de cálculo: o cáculo integral e diferencial. Ele é ferramenta básica de todo o engenheiro, para construir prédios, pontes, barragens etc. A ida à Lua produziu ainda uma Revolução industrial: miniaturização de computadores, melhoria de telecomunicações, satélites de supervisão ambiental, processamento de alimentos. Uma fração apreciável do PIB (Produto Interno Bruto) da humanidade está direta ou indiretamente ligada à ida à Lua”.

O mapeamento para além da linha do horizonte só pode ser feito apoiando-se nos astros: a elevação do Sol na passagem meridiana, a posição da Lua e das estrelas.

O professor prossegue, destacando que o impacto foi tão grande que nos levou à atual Era Espacial: “O estudo da luz das estrelas levou à descoberta do quarto estado da matéria: o plasma. Os diagnósticos da luz, derivados de técnicas astronômicas, são amplamente usados na indústria, para medir temperaturas elevadas e para determinar composições químicas. O estudo do interior do Sol, há quase um século, levou à descoberta da fusão nuclear do hidrogênio. A partir daí, se conseguiu reproduzi-la na Terra, primeiro como bomba H, e depois como fonte de energia controlada, que num futuro, não muito distante poderá ser a fonte de energia de nossa civilização” Esta é a revolução que o Ano Internacional da Astronomia pretende trazer aos cidadãos: redescobrir nossas ligações com o Universo e crescer interiormente ao entrar em contato com essa realidade maior que envolve nosso cotidiano.

Gnômon O gnômon é a parte do relógio solar que possibilita a projeção da sombra. Favorino relata que Anaximandro de Mileto foi o inventor do gnômon. No entanto, segundo Heródoto, teriam sido os babilônios: os gregos adquiriram dos babilônios o conhecimento da esfera celeste, do gnômon e das doze partes do dia. Anaximandro de Mileto terá sido assim, possivelmente, apenas o introdutor do gnômon na Grécia. Na China, Shen Kuo melhorou e aferiu o gnômon.