A criar eclipses na sala de aula Teach article

Traduzido por Maria João Fonseca. Durante um eclipse, o Sol ou a Lua parecem desaparecer. O que se passa? Porque não explorar este fenómeno fascinante na sala de aula, com um modelo fácil de construir?

O brilho delicadamente
estruturado da corona solar,
observado durante um
eclipse total do Sol a 7 de
Março de 1970. A corona é
visível a olho nu durante um
eclipse

Imagem cortesia de NSO /
AURA / NSF

Os eclipses solares e lunares são fenómenos astronómicos que têm estado envoltos em mitos e lendas ao longo de toda a história. Na China antiga, por exemplo, acreditava-se que os eclipses solares ocorriam quando um dragão celestial devorava o Sol. A palavra Chinesa para designar eclipse, ‘chih’, significa mesmo ‘comer’.

Uma vez que os eclipses são frequentes e podem ser observados sem o auxílio de um telescópio, são um excelente tópico para introduzir a astronomia na escola. Este artigo descreve uma actividade simples para ajudar alunos de 6-14 anos de idade a compreender os eclipses, o nosso Sistema Solar e o movimento da Terra e da Lua. Os alunos começam por construir e utilizar o seu próprio modelo do Sol, Lua e Terra. Para consolidar e expandir as suas aprendizagens, o projecto UNAWEw1 – m programa acerca de astronomia que promove a sensibilização acerca do universo – dá aos alunos a oportunidade de trabalhar com outras crianças de todo o mundo. Qual é a altura do dia para elas? Qual é a estação? O que podem ver no céu num determinado momento?

Eclipses lunares

Apesar de a Lua aparecer brilhante no céu nocturno, na realidade ela não brilha, mas apenas reflecte a luz do Sol. A forma da Lua que nós vemos depende do ponto da Terra em que estamos e do ponto em que a Lua se encontra na sua órbita em torno da Terra. Todos os meses, a Lua completa um ciclo, começando com um ciclo completo (na lua cheia), encolhendo até se tornar quase invisível (na lua nova), e depois inchando até se tornar novamente um círculo completo; estes estados são designados por fases da Lua (figura 1). Para saber mais, consulte Mitchell et al., 2008.

Figura 1: As fases da Lua. Os círculos representam as órbitas da Terra em torno do Sol e da Lua em torno da Terra. As áreas sombreadas representam escuridão: a cada instante, metade da Terra e metade da Lua estão iluminadas pelo Sol.
A: Nesta fase da órbita da Lua em torno da Terra, se for meia-noite para si na Terra, poderá ver apenas metade do lado iluminado (dia) da Lua. Por isso, a Lua aparece como um semi-círculo
B: Nesta fase da órbita da Lua em torno da Terra, se for noite para si na Terra, poderá ver a totalidade do lado iluminado (dia) da Lua. Por isso, a Lua aparece como um círculo completo (lua cheia)

Imagens cortesia de Marissa Rosenberg (diagramas) e NASA (imagens da Lua)
 

Normalmente, quando a Lua se localiza no lado da Terra mais afastado do Sol (figura 1B), os três corpos não se dispõem numa linha recta; alternativamente, a Lua situa-se ligeiramente acima da Terra e continua iluminada, pelo que vemos uma lua cheia. Contudo, por vezes, a Terra passa directamente entre o Sol e a Lua, e a Lua fica completamente na sombra da Terra – chamamos a isto um eclipse lunar. Pode vê-lo a olho nu, à medida que a Lua entra na sombra da Terra (a umbra) e viaja através dela, adquirindo um bonito brilho vermelho escuroww2. À medida que a Lua passa para dentro ou para fora da umbra, pode mesmo ver a curva da Terra a ensombrar parcialmente a Lua. Esta sombra parcial designa-se por penumbra.

Imagens sucessivas (de baixo, à direita para cima, à esquerda) da Lua à medida que entra lentamente na sombra da Terra
Imagem cortesia de Dylan O’Donnell / deography.com

Eclipses solares

O efeito ‘anel de diamante’
ocorre quando apenas uma
minúscula lasca do Sol em
torno da Lua é visível
durante um eclipse total

Imagem cortesia de Bill
Livingston, NSO / AURA / NSF

Ao contrário dos eclipses lunares, os eclipses solares são muito raros. A maioria das pessoas nunca irá ver um, uma vez que os eclipses solares são apenas visíveis a partir de zonas da Terra relativamente pequenas, num dado momento. Os eclipses solares e lunares têm causas ligeiramente diferentes: durante um eclipse solar, nós estamos na sombra. Quando a Lua passa exactamente em frente ao Sol, projecta uma sombra sobre a Terra. Uma vez que o tamanho aparente da Lua é tão mais reduzido do que o do Sol, esta sombra só será vista numa área reduzida da Terra.

Para compreender isto, estique o seu polegar em frente ao Sol, de forma a ficar totalmente coberto. Os seus olhos estão na sombra do seu polegar, mas isso não afecta a pessoa que está ao seu lado, uma vez que não estão na mesma sombra. A partir do momento em que a Lua se move directamente entre a Terra e o Solw3, instala-se um crepúsculo assustador, que faz com que os animais fiquem confusos. O ar arrefece e, durante o eclipse total, a Lua apresenta-se como um disco negro no céu rodeado por uma coroa de fogo. Esse fogo é na realidade o Sol por trás da Lua; à medida que a Lua passa, regressa o brilho total do Sol.

Eclipses na sala de aula

Construir o sistema Sol-Terra-Lua descrito em baixo irá permitir aos seus alunos descobrir como e porque é que os eclipses acontecem. Eles serão capazes de compreender exactamente aquilo que estão a observar, se alguma vez vierem a testemunhar um eclipse real. Construir o modelo, que não está feito à escala, demora cerca de 45 minutos.

Passo 3: construir a base
para suportar a Terra

Imagem cortesia de Marissa
Rosenberg

Materiais

Para cada modelo, irá precisar de:

  • Fita-cola
  • Cola
  • Dois tubos de cartão (ex: rolos de papel higiénico)
  • Lanterna
  • Tesoura (adequada a corte de cartão)
  • Folha de alumínio
  • Arame firme, mas maleável (30-50 cm de comprimento)
  • Bola de esferovite do tamanho de uma laranja grande
Passo 5: Colocar a Terra na
sua base

Imagem cortesia de Marissa
Rosenberg
  • Bola de pingue-pongue (ou uma bola de esferovite de tamanho idêntico)
  • Tira de cartão grande (cerca de 60 cm de comprimento e pelo menos 20 cm de largura)
  • Pilha de livros ou revistas

Metodologia

  1. Divida a turma em grupos de três ou quarto alunos. Forneça a cada grupo os seus próprios materiais para fazer o modelo.
  2. Num dos tubos de cartão, faça uma série de pequenos cortes verticais (2 cm) distribuídos uniformemente ao longo da circunferência em cada extremidade.
  3. Em cada extremidade, dobre as porções cortadas para o exterior, e depois coloque o tubo em pé. No topo, as porções cortadas devem ficar dispostas para o exterior, como uma flor (ver imagem).
  1. Usando fita-cola, ligue uma das extremidades de cada tubo de cartão à tira de cartão; isto é a base de cada modelo. O tubo deve estar localizado a, pelo menos, 30 cm de uma extremidade da tira de cartão.
  2. Usando fita-cola ou cola, prenda a bola maior à flor aberta do tubo. Esta bola é a Terra.
  3. Passo 10: Dobrar o arame de
    modo a que os equadores da
    Lua e da Terra fiquem à
    mesma altura. Clique na
    imagem para ampliar

    Imagem cortesia de Marissa
    Rosenberg

    Cubra a bola mais pequena com a folha de alumínio, com o lado brilhante para o exterior. Isto é a Lua.

  4. Insira uma extremidade do arame através do topo da Terra, de modo a que o arame fique na vertical.
  5. Meça o comprimento de um dedo ao longo do arame. Dobre o arame em ângulo recto, de modo a criar um braço horizontal.
  6. Insira a outra extremidade do arame na Lua.
  7. Aproximadamente a meio entre a Terra e a extremidade mais distante da tira de cartão, meça o comprimento de um dedo ao longo do arame e dobre-o para baixo em ângulo recto, em direcção à base de cartão. O equador da Lua deve estar à mesma altura do equador da Terra.
  8. Coloque a lanterna numa pilha de livros ou revistas na outra extremidade da tira de cartão da Terra. Certifique-se de que a altura é correcta: o centro do feixe de luz da lanterna deve atingir o equador da Terra. Se o feixe for muito difuso, ligue o segundo tubo de cartão à extremidade da lanterna, de forma a direccionar a luz na horizontal. Assegure-se que o feixe atinge directamente a metade mais próxima da Terra e da Lua. Se o feixe não for suficientemente brilhante, aproxime a pilha de livros.
Passo 11: Ajustar a Lua e o
Sol de modo a que a luz do
Sol atinja o equador da Terra
e a Lua consiga bloquear
directamente os raios do Sol,
impedindo-os de chegar à
Terra

Imagem cortesia de Marissa
Rosenberg

Usar o modelo

Duração: 30-45 minutos

Criar um eclipse solar. Clique
na imagem para ampliar.

Imagem cortesia de Marissa
Rosenberg
  1. Pergunte aos seus alunos se eles alguma vez viram um eclipse. Foi um eclipse solar ou lunarw4? Explique que os eclipses solares são muito mais raros, mas que hoje eles vão ter a sorte de ver ambos os tipos.
  1. Crie um eclipse solar. Posicione-se de frente para a lanterna e gire o arame até à Lua projectar uma sombra sobre a Terra; se necessário, desligue as luzes. A Lua está agora entre a Terra e o Sol e está a bloquear a luz do Sol para algumas pessoas na Terra. Chame a atenção para o facto de apenas aquelas pessoas que estão directamente na sombra verem um eclipse total do Sol. Pode demonstrar como a sombra se desloca, rodando o arame lentamente.
  1. Crie agora um eclipse lunar. Posicione-se de frente para a lanterna e rode os arames de modo a que a Lua fique por trás da Terra. Não deve haver qualquer luz a atingir a Lua: a Terra está entre o Sol e a Lua, projectando uma sombra sobre toda a Lua. Explique que, ao contrário do que se verifica durante o eclipse solar, todo o “lado nocturno” da Terra consegue ver o eclipse lunar.

Colaboração internacional

Colaborar com outras escolas de diversos pontos do globo pode ajudar os seus alunos a compreender o assunto ainda melhor.

Criar um eclipse lunar.
Clique na imagem para
ampliar.

Imagem cortesia de Marissa
Rosenberg
  1. Contacte a UNAWEw1 para promover uma sessão através do Skype com uma turma de outra parte do mundo. A UNAWE irá esforçar-se por estabelecer contacto entre escolas em que se fala a mesma língua.
  2. Organize os seus alunos em pares; eles irão falar com um par de alunos de uma turma parceira.
  3. Peça a cada par de alunos para fazer uma lista de cinco questões relevantes para colocar aos seus parceiros internacionais. As duas primeiras questões poderiam ser:

Idades 6-10:

  • Qual é o aspecto do céu neste momento? Quantas horas são?
  • Se houvesse um eclipse lunar, poderíamos vê-lo ao mesmo tempo? E um eclipse solar? [As respostas variam com base na localização dos dois países envolvidos.]

Idades 10-14:

  • Há algumas superstições sobre eclipses na tua cultura?
  • Se houvesse um eclipse lunar, poderíamos vê-lo ao mesmo tempo? E um eclipse solar? [As respostas variam com base na localização dos dois países envolvidos.]

 

  1. Durante a sessão no Skype, os pares de alunos podem revezar-se a colocar uns aos outros as suas questões e a registar as respostas.
  2. Após a sessão de Skype, os seus alunos podem apresentar os seus parceiros internacionais e as suas respostas ao resto da turma.
Eclipse solar a três quartos,
observado através do
telescópio Kitt Peak Vacuum
a 10 de Junho de 2002

Imagem cortesia de Bill
Livingston, NSO / AURA / NSF

Discussão

Idades 6-10:

Durante um eclipse lunar:

  • Que objecto brilhante está na sombra? Que objecto está a projector a sombra?
  • Toda a gente no mundo o vê? Quem é que não consegue ver um eclipse lunar?
  • Durante um eclipse solar:

  • Que objecto brilhante está coberto? Que objecto está a bloquear a luz do sol?
  • Toda a gente no mundo o vê? Quem é que não consegue ver um eclipse solar?
  • Faz um desenho que ilustre as posições da Lua, Terra e Sol durante um eclipse lunar e um eclipse solar. (Usa o modelo como ajuda.)
  • Vês eclipses lunares à noite ou durante o dia? E os eclipses solares?
  • Porque é que os eclipses solares são mais raros do que os eclipses lunares?

Idades 10-14:

  • Durante um eclipse solar, o que poderias ver se estivesses na Lua e olhasses para a Terra?
  • Em que fase está a Lua durante um eclipse solar? E durante um eclipse lunar?
  • Porque é que não vemos um eclipse lunar sempre que está lua cheia?
  • Há eclipses nos outros planetas?

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References

Web References

Resources

Author(s)

Marissa Rosenberg graduou-se em astrofísica pela University of California, Los Angeles (UCLA), EUA, e depois concluiu um mestrado na International Space University em Estrasburgo, França. Actualmente desenvolve o seu PhD em astrofísica no Leiden Observatory na Holanda.

Marissa está envolvida com a EU Universe Awareness, escrevendo artigos sobre astronomia para crianças. Também completou três anos de formação de professores de ciências através do programa California Teach na UCLA.


Review

Os eclipses proporcionam uma oportunidade excelente para os alunos compreenderem de que forma o dia, a noite e as estações do ano são afectadas pela nossa posição na Terra em relação à posição do Sol e da Lua. Este artigo descreve actividades práticas em que os alunos constroem um modelo da Terra, Lua e Sol para demonstrar eclipses lunares e solares. Modelos de objectos celestes servem para aproximar o aluno de fenómenos fascinantes e permitir-lhe raciocinar sobre um céu que, de outra forma, seria misterioso.

Este artigo também cria a possibilidade de alunos em diferentes países entrarem em contacto via videoconferência com outras turmas de todo o mundo, e desta forma compreender melhor como aquilo que vemos no céu num dado momento é afectado pela nossa localização na Terra. Deste modo, quer o receptor, quer o transmissor experimentam a aprendizagem em contexto.


Angela Charles, Malta




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