O Sistema Solar em Escala Reduzida

             Uma frase mnemônica para lembrar a ordem dos planetas é:  

Minha Vó Tem Muitas Jóias Só Usa No Pescoço

 Este trabalho não tem por escopo esgotar o estudo sobre o tema, mas apenas dar uma idéia superficial ao aluno sobre o Sistema Solar, dar uma visão correta do tamanho dos planetas e sua distância em relação ao sol sem recorrer à frieza dos números.

   Como está muito em voga falar sobre o efeito estufa, melhor seria dar uma olhadinha nos livros didáticos, os quais, quase sempre, apresentam aos alunos os planetas enfileirados, um ao lado do outro, porém sem a correta correlação de escala de tamanhos, não dando, assim, nenhuma idéia dos movimentos dos planetas, e permitindo que os alunos pensem que os planetas giram ao redor do Sol desta forma, ou seja, um ao lado do outro, sempre em fila ordenada, bonitinhos. Mas não é bem assim. Isto causa grandes dificuldades no aprendizado de conceitos básicos, como o dia e a noite, tamanho e massa, eclipses, rotação, translação, estações do ano, etc.  Esta atividade tem o objetivo de criar situações que facilitem a compreensão destes conceitos pelos alunos. Isso causa mais confusão que compreensão.  E por falar em efeito estufa Embora Mercúrio se encontre mais próximo do Sol é "mais frio" (-170ºC a 420ºC) que Vênus (130ºC a 470ºC), isso se deve ao efeito estufa da atmosfera e da maior refletividade da superfície de Vênus.

- barbante de 6 metros (de preferência grosso, para esticar sem arrebentar)
- clips coloridos ou fitas adesivas coloridas
- régua ou trena métrica, pião, ímã
- caneta piloto ou giz de lousa
- massa de modelar ou durepóxi (opcional)

- bolas de isopor de vários diâmetros

   De início, para ilustrar as distâncias dos planetas em relação ao Sol, vamos diminuir a escala do Sistema Solar adotando 10 milhões de quilômetros para cada 1 cm. Assim, teremos Mercúrio a 58 mm do Sol e Plutão a 590 cm, ( aproveitar para transformar cm em m - 5,9 m).

   Assim, damos um nó no início do barbante para representar o Sol e depois medimos as distâncias de cada planeta na escala reduzida, marcando com um clips colorido o local onde está localizado cada planeta (podem ser dados nós, porém é mais fácil visualizar os clipses e com os nós perde-se parte considerável do barbante para os planetas interiores). Podemos utilizar massas de modelar para demonstrar o tamanho relativo dos planetas e colocá-los em seus respectivos postos com o barbante esticado, para visualização dos alunos. 

1.        Leve os alunos para um local aberto, com no mínimo 6 x 6 metros de área, pode ser o pátio da escola ou a quadra de esportes. No centro do local, segure a ponta do barbante (Sol) e, com um giz preso no local onde está o planeta, trace um círculo mantendo o barbante esticado, com o Sol no centro. Faça isto para cada planeta, mostrando que estes círculos representam as órbitas dos planetas.

2.        Escolha um aluno para representar o Sol, outro para representar Marte, outros para Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão. Os planetas Mercúrio, Vênus e Terra não podem ser representados por nenhum aluno nesta escala devido à proximidade do aluno-Sol. Depois peça para que os alunos caminhem nas órbitas respectivas de cada um. O aluno-Saturno pode se movimentar de braços abertos, para representar os anéis (também pode ser utilizado um bambolê).

3.        Explique que a velocidade dos planetas diminui com a distância dele em relação ao Sol, sendo assim, o aluno que representar Marte deve correr sobre a órbita (círculo) de Marte, aquele que representa Júpiter deve correr mais devagar, o que representa Saturno deve andar rápido, o que representa Urano deve andar normalmente, o aluno-Netuno deverá andar devagar e o aluno-Plutão deverá andar bem devagar.

4.        Explique que o tempo gasto pelo planeta (aluno) para dar uma volta completa em torno do Sol é chamado de período de translação e representa a duração do ano daquele planeta. A Terra gasta 365,25 dias para fazer este movimento, os planetas mais próximos do Sol gastam menos tempo e os que estão mais distantes gastam mais tempo.  Pode-se observar estes períodos comparados pelo movimento dos alunos ao redor do Sol. Por exemplo, peça para outros alunos cronometrarem o tempo necessário para cada aluno-planeta realizar, por exemplo, três voltas em torno do Sol. Isto dará uma idéia concreta deste conceito.

5.        Após os alunos brincarem bastante com estas atividades (deixe que explorem livremente por um tempo), então pare-os e inclua o movimento de rotação dos planetas ao redor de si mesmos. Para evitar tonturas e confusões, peça para transladarem mais devagar ou girarem sobre si mesmos.

6.        Explique que o tempo gasto pelo planeta para girar sobre si mesmo é chamado período de rotação. A Terra gasta 24 horas (aproximadamente) para executar este movimento completo. Explique também que Vênus é o único planeta que gira (rotaciona) no sentido contrário (para o espanto dos alunos). Na translação isto não ocorria, ou seja, todos os planetas giravam no mesmo sentido, mas na rotação Vênus é a única exceção.

7.        Explique que o movimento de rotação é responsável pelo dia e a noite: supondo que a cabeça dos alunos que estão orbitando o Sol seja o planeta, quando estão de frente para o Sol é dia no  seu rosto e noite em sua nuca, quando estão de costas é noite no seu rosto e dia em sua nuca). Mostre aos alunos que não foi necessário mais nada para explicar este fenômeno, apenas o Sol e o planeta girando sobre seu eixo. Isto irá quebrar alguns conceitos espontâneos.

8.        Depois dos movimentos de translação e rotação dos alunos-planetas e das explicações acima, vamos incluir as luas (satélites naturais) nos movimentos do sistema solar. Inicialmente, ilustre o movimento da Lua ao redor da Terra. Faça um aluno representar a Terra e, como a órbita da Terra está muito próxima do pé do aluno que representa o Sol, utilize o círculo que representa a órbita de Urano, por exemplo. Os demais planetas (alunos) não participam desta atividade, apenas observam.

9.        Enquanto o aluno-Terra gira sobre si mesmo e ao redor do Sol (muito lentamente), outro aluno, que representa a Lua, deve girar ao redor da Terra, mas sempre olhando para a Terra, pois a Lua sempre mostra a mesma face para a Terra.

10.     Com esta atividade pode-se também explicar as fases da Lua, mostrando aos alunos como o Sol ilumina partes da Lua (lembrando sempre que na Terra vemos a mesma face da Lua, representada pelo rosto do aluno-Lua). Ou seja, se o aluno-Sol estiver vendo o rosto do aluno-Lua, significa que na Terra estamos vendo a face inteira voltada para a Terra iluminada (Lua Cheia). Caso o aluno-Sol consiga ver a nuca do aluno-Lua, significa que a face iluminada não é vista da Terra e a face vista da Terra é ofuscada pelo brilho do Sol, tornando a Lua invisível da Terra (Lua nova). Se o aluno-Sol estiver vendo o aluno-Lua de perfil, significa que metade do rosto está sendo iluminado, ou seja, parte da face da Lua virada para a Terra está sendo iluminada e pode ser vista pelo aluno-Terra. Assim, quando esta situação ocorre da Lua Nova para a Lua Cheia, chamamos esta fase de Lua Crescente e quando acontece da Lua Cheia para a Nova, chamamos Minguante.

11.     Diga aos alunos que existe um ângulo de inclinação na órbita da Lua em relação ao plano de órbita Terra-Sol e também que a Lua é muitas vezes menor que o Sol não podendo, portanto, cobrir totalmente o Sol visto da Terra. Somente quando os planos coincidem ocorre o eclipse e, quando a Terra está entre o Sol e a Lua chamamos de eclipse lunar, quando a Lua está entre o Sol e a Terra chamamos de eclipse solar. Represente estas situações com os alunos.

12.     Peça para outros alunos representarem as luas dos outros planetas (2 alunos para representar as luas de Marte, Fobos e Deimos, 16 para as de Júpiter, 20 para Saturno, 15 para Urano, 8 para Netuno e 1 para Plutão). Com estas quantidades de luas, os movimentos se tornam bem mais complicados, mostrando a complexidade de seu estudo. Obs: As quantidades de luas mencionadas neste item não representam todas, pois todos os anos novas luas são descobertas, porém muito pequenas, estes números representam as maiores.

13.     A atividade pode ser incrementada, pedindo para outros alunos representarem os asteróides espalhados pelo sistema solar. Também, é interessante pedir para que um aluno represente um cometa, mas para isto trace uma órbita elíptica em torno do Sol que vai além da órbita de Plutão.

Por fim, mostre que todo o Sistema Solar também possui uma órbita, pedindo para que o aluno-Sol se movimente para um canto da quadra. Todos os alunos que estão representando algum astro deve continuar se movimentando e seguir o Sol para onde ele for. Assim, a bagunça que será formada nesta atividade permite um encerramento com um clima alegre e descontraído entre os alunos, o que deverá promover recordações positivas da atividade.

       - Conversão de mm para cm e m e vice-versa – cifras numéricas -  Velocidade da luz.

Quantos planetas compõem o Sistema Solar?  Quais seus nomes?
Qual a ordem de distância dos planetas ao Sol?  E de tamanho?
Em que situações podemos observar um planeta?  Por que variam seu brilho?
Precisamos da Lua para explicar o dia e a noite?  Existe noite em Vênus?
Por que vemos sempre a mesma face da Lua?  Existe noite na Lua?
É possível ocorrer eclipses solares com planetas passando entre a Terra e o Sol?
Por que nesta atividade não podemos explicar as estações do ano?
Os planetas têm outros movimentos além de rotação e translação?

Qual o único planeta que gira (rotaciona) em sentido contrário aos outros ?
Por que os planetas maiores possuem mais luas ao seu redor?

 O Sol · Mercúrio · Vênus · Terra · Marte · Ceres · Júpiter · Saturno · Urano · Netuno · Plutão · Haumea · Makemake · Éris

O tamanho da Terra comparado a outros planetas

O tamanho de Júpiter comparado a outros planetas

O tamanho do sol comparado aos outros planetas

TABELA  - DISTANCIAS MEDIAS DOS PLANETAS EM RELAÇÃO AO SOL

TABELA  - PLANETAS EM ORDEM CRESCENTE DE TAMANHO

Se o Sol tivesse um metro de diâmetro, os planetas teriam os seguintes tamanhos:

    Se  o SOL fosse uma bola de 1 metro de diâmetro,

    a TERRA  seria menor que uma bola de gude

        VÊNUS seria menor que uma bola de gude

  MERCÚRIO seria um grão de arroz

   Vejamos as distâncias dos outros planetas e o tempo necessário para uma hipotética viagem de avião em velocidade normal (1.000 quilômetros por hora, sem escala) chegar ao Sol viajando a seriam:

INCLINAÇÃO DO EIXO DE ROTAÇÃO. A obliqüidade causa as estações do ano pela variação de temperatura. Inclinação relativa de cada um dos planetas em relação ao plano das suas órbitas. Os casos mais curiosos são o de Vênus e Plutão, que rodam ao contrário, e o de Urano, que roda deitado. Cada um roda em torno de si como um pião, com velocidades diferentes. Por exemplo,  se houvesse um ponto referencial fixo no espaço, a Terra poderia ser vista rotacionando, na linha média do equador a 1674 km/h e com velocidade elíptica em torno do sol  de 107.000 km/h  

 

       A Terra é uma espaçonave que se movimenta a 107.000 km/h ao redor do Sol e gira a 1674 km/h em torno de seu próprio eixo. A Terra não é uma esfera perfeita, é levemente achatada nos pólos, além de estar inclinada a 23,45°, gira como se fosse um pião, mudando lentamente o ponto no espaço para onde aponta seu eixo. Esse lento movimento recebe o nome de precessão e sua duração é de 26.000 anos. O efeito deste movimento na Terra é muito lento mas o resultado final é que dentro de 13.000 anos o verão no Brasil ocorrerá em junho e o inverno em dezembro. O eixo da Terra estará apontando para a estrela Vega e não mais para a Polaris. A Lua sempre mostra a mesma face para a Terra. A Terra possui dois hemisférios, como uma laranja cortada ao meio (hemisfério Setentrional, norte e Meridional, sul).  A Terra executa uma órbita elíptica em torno do Sol cuja excentricidade é pequena, de apenas 0,0167.  A distância da Terra ao Sol varia somente 3%, sendo que a Terra está mais próxima do Sol em janeiro.  Mas é fácil lembrar que o hemisfério norte da Terra também está mais próximo do Sol em janeiro porém é inverno lá, enquanto é verão no hemisfério sul. A distância média da Terra ao Sol é de 149.597.870 km (1,0 UA - unidade astronômica).. Isso faz com que no periélio, isto é, na sua maior aproximação do Sol esteja a 147,1 milhões de km e no afélio, no seu maior afastamento, diste 152,1 milhões de km. O periélio ocorre em princípios de janeiro enquanto o afélio no início de julho

      A proposta desta atividade leva em consideração as dificuldades e obstáculos encontrados no ensino-aprendizagem de ciências e, especificamente, para o conteúdo de astronomia. Assim, além de oferecer uma oportunidade de aproximação entre professor e aluno, ainda possibilita o trabalho metodológico de conteúdos próprios da área e conceitos espontâneos, e também cria situações onde o conhecimento prévio do aluno entra em conflito cognitivo com as demonstrações e participações dos alunos na atividade.
 

*    Para o aluno melhor entender o que seja uma escala reduzida, levar para sala de aula miniaturas de carros, animais, brinquedos etc.  Noções de grandeza, massa

                *    Plutão foi desconsiderado planeta por ser muito pequeno, e pertence a categoria dos planetas anões, com Eris (2003 UB₃₁₃), Ceres, Caronte e outros.