O Sistema Solar no Parque

O TEXTO A SEGUIR CONTÉM SUGESTÕES DE ATIVIDADES PARA PROFESSORES DE FÍSICA E MATEMÁTICA APROVEITAR A VISITA DE SEUS ALUNOS AO SISTEMA SOLAR NO PARQUE

Consulte também a página do Ensino Fundamental II para sugestões em História e Filosofia
 

O Sistema Solar no Parque é uma representação em escala do nosso sistema planetário, que respeita tanto os tamanhos relativos quanto as distâncias médias entre os planetas.

Montada em caráter permanente no Parque Dom Nivaldo Monte (o Parque da Cidade), em Natal-RN, esse modelo está na escala 1:7.000.000.000, o que significa que é 7 bilhões de vezes menor que o tamanho real do Sistema Solar.

O percurso completo tem 875 metros e se estende do início da trilha da torre até o final da trilha por do Sol (veja mapa abaixo). Ao todo são doze placas, sendo a primeira uma apresentação do projeto e seus objetivos, seguido por onze pilares, na margem esquerda das trilhas, sobre os quais há placas indicativas dos astros. Todos posicionados conforme o raio médio de suas órbitas.

Trilhas

MAPA destacando (em laranja) o percurso do Sistema Solar no Parque. Clique para ampliar.

Além do Sol, marco inicial do percurso, estão os oito planetas do Sistema Solar, mais dois planetas anões: Ceres (localizado entre as órbitas de Marte e Júpiter) e Plutão (situado depois de Netuno).

A escala foi montada observando o percurso ao longo das trilhas – e não em linha reta. Optou-se por não utilizar todos os 3 km de trilhas pavimentadas do parque, e sim o trecho mais usado nas visitas guiadas feitas por jovens e crianças.

Dessa forma, e para que a distância média Sol-Plutão coubesse no percurso escolhido, o Sol ficou com 206 mm de diâmetro – aproximadamente o tamanho de uma bola de vôlei. A tabela abaixo fornece informações mais completas.

Tabela 1

Leis de Kepler
CABE AO PROFESSOR/EDUCADOR ressaltar que os planetas não se posicionam em linha, como pode sugerir um modelo desse tipo. Cada um se move ao longo de sua órbita, que é uma elipse (1ª Lei de Kepler), em diferentes velocidades (2ª Lei de Kepler). Alinhamentos envolvendo todos os planetas são estatisticamente improváveis.

Outro conceito que pode ser abordado se refere à excentricidade da órbita, isto é, o quão “alongadas” são as elipses dos planetas. É comum que as gravuras exagerem nesse parâmetro, mas, em diversos casos, como a própria da órbita terrestre, a excentricidade é tão pequena que o aspecto da órbita é visualmente indistinguível de uma circunferência.

Excentricidade


EXCENTRICIDADE  Quanto mais perto de zero, mais parecida com uma circunferência. Quanto mais perto de 1, mais alongada (matematicamente, diz-se que a elipse com excentricidade 1 degenera em um segmento de reta). Use os controles para testar outros valores.

Gravidade
NOSSO PESO NOS PLANETAS é sempre uma curiosidade que atrai a atenção de jovens e crianças. Em cada placa do Sistema Solar no Parque há indicações de quanto uma pessoa com 100 kg pesaria sob a gravidade dos diferentes astros.

Tomando a aceleração da gravidade terrestre como unidade, é fácil para os alunos do Ensino Médio deduzirem os valores da tabela abaixo até Ceres. Os demais foram fornecidos como curiosidade (não estão na escala).

Tabela 2

Atmosferas planetárias
MERCÚRIO É O MAIS PRÓXIMO do Sol (cerca de 10 passos). Mas é o planeta seguinte, Vênus, o mais quente de todo Sistema Solar. A explicação está em sua placa: uma atmosfera muito densa que tem o dióxido de carbono como principal componente.

Verifique se seus alunos sabem qual o principal componente da atmosfera da Terra. É muito comum responderem “oxigênio”.

Tabela 3

A pressão atmosférica do nosso planeta, medida ao nível do mar, é tomada como unidade padrão: uma atmosfera (ou 1 atm). Em comparação, a pressão atmosférica na superfície de Vênus atinge mais de 90 atm.

Mercúrio praticamente não tem atmosfera (10-15 atm) e Marte tem uma pressão atmosférica extremamente baixa (0,01 atm). Enquanto isso, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno superam, com folga, mil vezes a pressão atmosférica terrestre. Eles são mundos compostos principalmente por gases.

Terra e Lua
QUANDO CHEGAMOS À TERCEIRA placa depois o Sol, após caminhar pouco mais de 20 metros, encontramos a Terra. Nessa escala ela teria cerca de 2 mm de diâmetro, e a Lua não mais que ½ mm. O detalhe interessante é que também é mencionada a distância média entre eles, na escala: 5 centímetros e meio.

Isso é mais ou menos o comprimento de um dedo polegar. Cabe, neste momento, uma parada para reflexão. São 384 mil quilômetros (a distância média Terra-Lua) no tamanho de um polegar. Essa é também a maior distância já percorrida por seres humanos. Nunca fomos mais longe, pessoalmente.

Terra-Lua
UM POLEGAR entre a Terra e a Lua. A escala do Sistema Solar no Parque nos convida a refletir sobre a grandiosidade do espaço. Clique na imagem para ampliar.

Marte e as estações
A PLACA DE MARTE NOS CONVIDA a sonhar com as futuras gerações de exploradores espaciais, que poderão estabelecer colônias no Planeta Vermelho.

Isso porque, ao contrário do vizinho Vênus, Marte é razoavelmente convidativo e tem até estações como a Terra. A inclinação do eixo de rotação é a principal causa dessas variações climáticas sazonais. E a de Marte é bem parecida com a terrestre.

Confira na gravura abaixo como os planetas giram em torno de si mesmos, em relação ao plano de suas órbitas em volta do Sol.

obliquidade

Satélites naturais
 Mercúrio
 Vênus
 Terra 1
 Marte 2
 Júpiter 67
 Saturno 62
 Urano 27
 Netuno 13
 Plutão 5

O espaço vazio
VAI FICANDO EVIDENTE, à medida que caminhamos, que o afastamento entre os planetas aumenta. Mas os intervalos são desiguais. Mundos menores (de Mercúrio a Marte) se agrupam bem mais próximos do Sol que os gigantes (de Júpiter a Netuno). Estes últimos exigem mais “espaço livre” ao redor, e sua gravidade “capitaneia” muitas luas (satélites naturais).

Alguém poderia pensar que a metade do caminho de toda nossa jornada, do Sol até Plutão, estaria nas vizinhanças de Júpiter ou Saturno. Mas, surpreendentemente, a resposta é Urano.

Isso fica bem evidente se usarmos outra variante dessa escala, na qual o Sol teria o tamanho de uma moeda de 1 Real. Nesse caso, o Sistema Solar caberia num campo de futebol, como sugere esta figura .

Saturno na banheira
NA PLACA DE SATURNO encontramos informações curiosas a respeito de seu volume, massa e densidade média, que resulta menor que a da água. Isso está “sob medida” para alunos do Ensino Médio. Com auxílio do professor, pode-se fazer aqui uma revisão prática do conceito de densidade.

A tabela a seguir ajuda a expandir essa aplicação aos outros planetas do Sistema Solar. Repare que apenas Saturno apresenta uma densidade média menor que 1. Por isso se costuma dizer que o planeta “flutuaria na água”.

Tabela 4

Porém, é óbvio que se trata apenas de uma analogia e não de um experimento minimamente realizável. E não somente por ser improvável encontrar a quantidade de água em estado líquido necessária para a façanha, mas sobretudo porque Saturno não é um corpo homogêneo, possuindo um núcleo rochoso – muito mais denso que a água. Voltamos, assim, a enfatizar a ideia de valor médio.

Saturno flutuando
MERAMENTE ILUSTRATIVO  A analogia de um Saturno flutuando na água cabe no contexto da aprendizagem sobre o conceito de densidade.

Mundos distantes
DURANTE A MAIOR PARTE da existência da humanidade contávamos apenas cinco planetas: Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. São os que conseguimos ver a olho nu. Foi somente nos últimos três séculos que acrescentamos mais três membros a essa lista, que veio a ser modificada mais uma vez recentemente.

A DEFINIÇÃO DE PLANETA

A União Astronômica Internacional, na Assembleia Geral de 24 de agosto de 2006, aprovou resolução segundo a qual um planeta é um corpo celeste que:

A) está em órbita ao redor do Sol;

B) tem forma determinada pelo equilíbrio hidrostático resultante do fato de que sua força de gravidade supera as forças de coesão dos materiais que o constituem; e

C) é o corpo celeste de dimensão predominante entre que se encontram em órbitas vizinhas.

O primeiro foi Urano, observado em 1781 pelo britânico William Herschel. Mas primeiro ele foi batizado de Jorge (!), numa homenagem que seu descobridor fez ao rei Jorge III, da Inglaterra.

Netuno foi descoberto em 1846 por Johann Galle, no Observatório de Berlim. Sua existência já havia sido prevista matematicamente pelo inglês John Couch Adams e o francês Urbain Le Verrier. Galileu também viu Netuno com sua luneta em 1612, mas o reportou equivocadamente como sendo uma estrela, que chamou de Fixa.

Por fim “chegou” Plutão, observado em 1930 por Clyde Tombaugh, nos Estados Unidos. É o único planeta descoberto por um norte-americano. Só que, em 2006, ele foi reclassificado para planeta anão.

Plutão

PLUTÃO fotografado pela New Horizons em 14 de julho de 2015. Imagem: NASA.

O exótico Plutão
PLUTÃO NÃO É SOMENTE menor que os demais planetas. Ele é menor que a Lua e mais uma dúzia dos principais satélites naturais do Sistema Solar. Mas ele não foi reclassificado apenas por causa de seu tamanho.

Desde sua descoberta, Plutão causa estranheza aos astrônomos. Sua órbita é muito excêntrica e inclinada em relação ao plano da órbita terrestre (a eclíptica). Nenhum outro planeta tem aspectos orbitais semelhantes. São características típicas de asteroides, o que levou alguns pesquisadores a começar a duvidar se Plutão seria mesmo um planeta.

Entretanto, por incrível que pareça, até então não havia uma definição formal do que era, afinal, um planeta. O que foi criado somente em 2006, durante uma conferência da União Astronômica Internacional.

Na ocasião surgiu também uma subcategoria dos planetas: os planetas anões. Inaugurando essa nova classe de corpos celestes entraram Plutão, Ceres (antes um asteroide) e Éris (descoberto nas proximidades de Plutão).


Plutão foi rebaixado?
Preferimos o termo “reclassificado”. Aprofunde-se um pouco mais e descubra a história por trás desse novo entendimento do Sistema Solar.

Deixando o Parque
O SISTEMA SOLAR NÃO TERMINA em Plutão. Além da órbita de Netuno começa um segundo cinturão de asteroides, chamado Cinturão de Kuiper (em homenagem ao astrônomo Gerard Kuiper, falecido em 1973, e que propôs sua existência).

Hoje os astrônomos conhecem mais de 600 membros desse cinturão – todos descobertos após 1992. Entre eles Plutão, Éris e também Varuna (900 km de diâmetro) e Quaoar (1.250 km). Mas eles não são a última fronteira.

Bem depois do Cinturão de Kuiper acredita-se haver uma espécie de nuvem em forma de concha, se estendendo desde algum lugar entre 2 a 5 mil vezes a distância da Terra ao Sol, até 50 mil vezes esse intervalo. Sua existência foi prevista pelo astrônomo Jan Oort em 1950, embora até agora nenhum objeto tenha sido efetivamente observado.

A Nuvem de Oort, como é chamada, é o “lar” de todos os cometas que se aproximam do Sol e, eventualmente, são vistos da Terra. Um remanescente do disco protoplanetário que se originou em torno do astro-rei no início da formação do Sistema Solar, há 4,6 bilhões de anos.


VÁ DE CARRO  Se os primeiros objetos do Cinturão de Kuiper ainda caberiam no interior do Parque, os primeiros indícios da Nuvem de Oort só vão surgir 44 km depois.

Escala expandida
ESTÁ NA PLACA DO SOL: cada metro percorrido no Sistema Solar no Parque equivale a 6 milhões e 760 mil quilômetros no espaço (e com base na placa da Terra você poderá pedir a seus alunos que deduzam quanto vale 1 cm nessa escala).

Sabendo que a velocidade da luz no vácuo equivale a aproximadamente 300 mil km/s é curioso notar que esse valor representa, em nossa escala, 44,3 mm/s (ou 0,16 km/h).

Qualquer caminhante, portanto, estará se deslocando mais rápido que a luz ao percorrer a escala!

Mesmo assim, o ano-luz, unidade de comprimento que indica a distância percorrida pela luz durante um ano terrestre, será grande demais para o Parque. Na verdade, para todo o Rio Grande do Norte: 1 ano-luz vale 1.400 km em nossa escala.

E a estrela mais próxima, depois do Sol? Chamada Proxima Centauri, ela está a pouco mais de 4 anos-luz do Sol. Assim, considerando o nosso Sol do tamanho de uma bola de vôlei, Proxima ficaria a quase 6.000 km do Parque. Veja este mapa  para conferir até onde isso pode ir.

Entre o Sol e Proxima Centauri há sobretudo espaço vazio. Assim como no interior do próprio Sistema Solar. Aqui está uma das constatações mais espantosas que obtemos ao analisar uma escala como a do Sistema Solar no Parque: a maior parte de tudo o que existe é, simplesmente, o nada.  Fim

 

Astro-escala
Unidades astronômicas
Parque da Cidade Dom Nivaldo Monte  

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