Como construímos o Sistema Solar do Projeto GAIA

Apresentamos aqui a forma como elaboramos o material representativo do núcleo “Observatório do Sistema Solar” para que possa ser “replicado” em laboratórios de escolas do ensino básico e médio pelos professores de uma forma interdisciplinar. Por exemplo: as escalas de representação de astros (matemática e ciências), suas composições químicas (química, física e ciências), os nomes dos astros e sua ligação com a mitologia (filosofia, história, línguas) e por fim a correlação de todos os astros e o Planeta Terra e todas suas geosferas que permitem a vida o âmbito planetário (geografia e ciências).

O núcleo do Observatório do Sistema solar do projeto GAIA foi construído em uma sala de 2,80 por 6,00 metros que foi pintada de cinza chumbo. Neste espaço confeccionamos em e folhas de papel cartão preto coladas formando um retângulo de 2,00 por 1,40 metros a representação da Via Láctea. Para sua representação usamos foram utilizados tinta acrílica preta, siena, branco, azul, vermelha e amarela. 

Para uma representação do núcleo (saliência central) da Via Láctea, mais brilhante, assim como de toda sua borda espiralada (braços), foi usado cola e glitter dourado, prata e vermelho. Esta composição foi presa a uma moldura interna de madeira que posteriormente foi plastificada com papel contact. Este quadro foi preso no teto do núcleo do Observatório e a representação do Sistema solar ocupa a porção periférica de um dos braços da galáxia. Para a representação do sistema solar em si, usamos um eixo metálico, vazado, de 2,36 metros de altura, preso ao chão e teto por uma base de isopor colada em pedaço de compensado que pode ser fixado ao teto. A base inferior foi fixada com cola. 

As bases de isopor foram utilizadas para que o eixo central possa rotacionar. A posição que eixo do sistema dólar foi estratégica e proposital próxima ao um ponto de eletricidade (uma boquilha) no qual a lâmpada e boquilha foram retiradas e substituídas por um conector de cerâmica que plugou uma extensão com um interruptor de abajur e uma boquilha de cerâmica. A extensão foi passada por dentro do eixo principal para iluminação do sol utilizando uma lâmpada de X watts de potencia. que está posicionada a 70 cm do chão. 

O Sol foi confeccionado em uma bola de isopor de 50 cm de diâmetro, oca, que foi pintada em tinta para tecido amarelo ouro depois adicionado cola para aplicação de gliter dourado e vermelho além de cola em alto relevo dourada. As manchas vermelhas foram adicionadas para ilustrar as manchas solares (indicadores de energia liberadas). A bola foi partida verticalmente com o intuito de proporcionar maior facilidade para sua retirada para retoques artísticos e seus pólos foram perfurados para o encaixe no eixo metálico principal.

Uma vez estabelecida a altura do Sol, a aproximadamente 1 metro a partir do chão foi que baseada na melhor visualização pelos observadores, o eixo central foi perfurado para encaixe das hastes dos planetas do Sistema Solar. As perfurações foram feitas em diagonal, sendo que os furos possuem uma distância média de 12 cm entre si verticalmente e o afastamento horizontal em média de 2 cm entre os furos. As hastes são metálicas, como grandes parafusos, e seus comprimentos dependem da distancia dos planetas em relação ao sol. Portanto, a maior haste é a de Netuno com comprimento de 1 metro e a menor haste a de Mercúrio, com comprimento de 28 cm. As hastes encaixam-se no eixo e os planetas são sustentados por fios de nylon na ponta oposta das hastes, com exceção de Mercúrio, que é sustentado por um palito por causa de seu pequeno peso. 

Todos os planetas interiores (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) foram confeccionados com bolas de isopor maciças e os planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) foram confeccionados em bolas de isopor ocas, de tamanhos variados. Buscou-se uma melhor aproximação em escala com as suas verdadeiras dimensões. Mercúrio (3 cm de diâmetro) foi representado pela cor laranja, siena e branco. Vênus (4 cm) foi representada pela cor laranja. Terra (5 cm ) foi pintada de azul, verde e branco e Marte (4 cm ) foi pintado de vermelho. As bolas de isopor de Vênus e Terra possuem o mesmo tamanho dada a similaridade de suas verdadeiras dimensões. 

Júpiter (22 cm ) foi representada pelas cores azul, laranja, prata além de ter, em seu hemisfério inferior uma mancha elíptica nas cores vermelho e laranja que identificam a “tempestade eterna”. Saturno (18 cm ) foi representado pelas cores do arco-íris porem, em tons pastéis com predominância do amarelo. Os anéis de saturno foram representados por um circulo de E.V.A. de aproximadamente 30 cm de diâmetro, fino, sustentado por tiras de papelão e pintado de cinza metálico. Este disco foi colado entre as duas metades da bola de isopor.

Para a coloração azul representativa de Urano (8 cm) foi colado na superfície da bola de isopor um papel azul metálico reciclado de embalagem de ovo de páscoa. Netuno (10 cm) foi pintado com tinta azul escuro e branca. A tinta branca foi usada para representar uma grande tempestade de curta duração que ocorrera quando da passagem de sondas como afirma a NASA. Todas as luas conhecidas nos planetas do Sistema Solar foram representadas por alfinetes de cabeça colorida que foram espetados às superfícies dos planetas.

O que precisamos para a construção do Sistema Solar:
Furadeira e brocas para metal; 
Chave de fenda Philips e reta; 
Alicate (emborrachado de preferência);
Estilete; 
Serrilha 

Material: Um ferro de cortina dque precisa ter a altura do ambiente onde será instalado o sistema, oco para que possa ter fios passando por dentro; 
Fio elétrico antichamas ; 
Conector elétrico de cerâmica; 
Boquilha de cerâmica; 
Fita isolante; 
Parafuso de metro;
Náilon; 
Palito de churrasco; 
Brocal dourado, prateado e vermelho;
Cola de Isopor; 
Isopor 0,12 m; 
Interruptor ( de abajur); 
Percevejos coloridos para representação das luas dos planetas; 
Bolas de isopor para representação dos planetas e do Sol (50 cm);  Mercurio (3 cm); Venus (5 cm); Terra (5 cm); Marte (4 cm); Júpiter (22 cm); Saturno (18 cm); Urano (8 cm) e Netuno (10 cm). 
Cores de tintas utilizadas:- Tinta para tecido –Verde oliva; Amarelo ouro; Sépia; Marron; Vermelho; Rosa; Cinza lunar; Azul marinho; Branco; Clareador; Laranja; Panos e solvente; 
Pincéis variados para pinturas dos planetas 

Sistema Solar do Projeto GAIA. Foto: Danielle Piuzana

Para ver mais: 

http://gaiaufvjm.blogspot.com.br/p/observatorio-do-sistema-solar_12.html

Resquícios da formação do Sistema Solar

Encontramos este texto da Professora Sueli Viegas, da USP, no site CLICK CIENCIA. 

Como temos no GAIA o Observatório do Sistema Solar e gostamos de falar da origem do nosso sistema, postamos aqui a coluna da Professora, que explica a formação de uma forma bem bacana. 

Bom proveito na leitura!

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Há 4,5 bilhões de anos atrás, na periferia da Via Láctea, um processo tantas vezes repetido teve início mais uma vez: a formação do Sistema Solar. Numa nuvem gigante composta de moléculas e de grãos de poeira, uma parte mais densa que a sua vizinhança acumulou mais e mais matéria graças à atração gravitacional. Quando atinge massa suficiente, inicia a fase de contração, individualizando-se como a nebulosa solar primitiva. Sua rotação cria um achatamento e um disco se forma ao redor da zona central onde a grande concentração de matéria dará origem ao Sol. No disco, cujo raio atinge cerca de 300 vezes a atual distância Sol-Terra, nascerão os planetas a partir do acúmulo de matéria em diferentes pontos.

Esse nascimento não ocorre tranquilamente. Muito pelo contrário, durante cerca de 100.000 anos, o achatamento do disco provoca um aumento de sua densidade e da velocidade de suas moléculas e grãos de poeira. Esse movimento circular, que ocorre num ambiente turbulento e de densidade crescente, leva a colisões entre as partículas. Tudo isso, conjugado com a força gravitacional e efeitos do campo magnético, acaba facilitando a acréscimo de matéria no centro e o aparecimento de uma grande quantidade de condensações no disco – os embriões planetários. O crescimento desses embriões depende do resultado das colisões que continuam ocorrendo. Algumas colisões podem destruí-los. Outras colisões favorecem a aglutinação e o embrião cresce alguns centímetros por ano. Quanto maior o embrião, maior a chance de colidir com os menores e crescer, atingindo uma massa terrestre em cerca de alguns milhões de anos. 

Os planetas gigantes se formaram em 10 milhões de anos. Os maiores, Júpiter e Saturno, atingiram massas 317 e 95 vezes maiores que a da Terra e, provavelmente, ainda estão se movimentando numa órbita muito próxima daquela da época de formação. Já os dois outros planetas, Urano e Netuno, menos massivos , com 14 e 17 massas terrestres, foram mais suscetíveis a desvios da órbita devido às colisões com outros corpos em formação e à atração exercida pelos outros dois gigantes. Simulações numéricas confirmam que ambos devem ter crescido orbitando numa região do disco interna à órbita de Júpiter e nos milhões de anos seguintes, acabaram migrando para suas órbitas atuais, além de Saturno.

O tempo de formação dos planetas menores, Mercúrio, Venus, Terra e Marte, foi mais longo, entre 50 a 100 milhões de anos, com colisões e fusões com outros pré-planetas que cruzavam suas órbitas. A Lua foi formada numa dessas colisões.Nessa centena de milhões de anos, o Sol evoluiu e chegou à fase de fusão de hidrogênio no seu núcleo que garante o seu brilho desde então. Os planetas formados continuam sua translação ao redor do Sol nas órbitas bem estabelecidas. Tudo parece tranquilo. Será?

Vestígios da infância

Certamente o processo de formação das estruturas dos Sistema Solar, isto é, Sol, planetas e satélites, não foi 100% eficiente. Nem todo o material disponível acabou num dos grandes corpos. Parte dele foi expelido nas colisões da fase de formação e se perdeu no espaço. A outra parte dos detritos continua aprisionada pela força gravitacional do Sol e dos planetas. Esses detritos carregam na sua composição química os vestígios da infância do Sistema Solar. Vez por outra, algum desgarrado, cuja órbita intercepta a dos planetas internos, passa perto da Terra e vira notícia.

Esses resquícios, sem forma definida, têm tamanhos variáveis e podem atingir uma dimensão de dezenas de metros a centenas que quilômetros. Os chamados asteróides se localizam principalmente entre Marte e Júpiter, no chamado cinturão de asteróides. São agregados de minerais, gelo e metais, que resistiram ao aquecimento pela luz solar. Embora possam existir alguns milhões desses objetos, o total da massa nesse cinturão atinge apenas 4% da massa da Lua.

Mais distante, além da órbita de Netuno, encontra-se o chamado cinturão de Kuiper, astrônomo holandês que propôs em 1951 a possível existência de detritos nessa região, confirmada em 1977. Esses detritos são constituídos de substancias voláteis congeladas: água, metano e amônia, revelando que escaparam das regiões mais quentes e mais próximas do Sol, mas podem ter sua órbita modificada por colisões e voltar como cometas. O mais famoso é o Halley, que revisita a Terra a cada 76 anos.

Também na década de 1950, um outro astrônomo sugeriu a existência de uma de uma região esférica bem mais distante, envolvendo o Sistema Solar, que leva seu nome Nuvem de Oort. Esta seria também um berçário de cometas formada pelos detritos expelidos para além do cinturão de Kuiper na época das grandes colisões. Embora não haja uma confirmação observacional direta, essa hipótese é aceita pelos astrônomos como origem dos cometas de longo período, isto é, de 200 anos ou mais.

No painel acima, a distância ao Sol é indicada em minutos-, horas- ou anos-luz. A distância Sol–Terra e cerca de 8 minutos-luz. Para os dois cinturões, são dados o valor do raio das bordas interna e externa; e para a nuvem de Oort é listado seu raio.

Cometas, Asteróides e Meteoros

Os cometas, que trazem notícias de regiões mais distantes, são congelados mas ao se aproximarem mais e mais do Sol perdem parte do seu revestimento de poeira e gás,formando uma cauda. O aparecimento do cometa Halley foi registrado na antiguidade por chineses, babilônios; na Idade Média por europeus, e, na duas últimas passagens (1910 e 1985-1986) por muitos observadores. O painel ao lado mostra parte dos 70 metros da tapeçaria Bayeux, que conta a história da conquista da Inglaterra pelos normandos ocorrida no ano da visita do cometa. A visita de 1910 está representada num cartão postal sueco em 1910, mostrando a Lua e o Sol puxando o cometa que amedronta a Terra.

Na sua última passagem, o Halley pode ser estudado pela sonda espacial Giotto (ESA) cujas imagens revelaram um núcleo alongado com cerca de 15 quilômetros e uma cauda extensa que por efeito da pressão luz solar pode atingir milhões de quilômetros. Se o núcleo do cometa fosse do tamanho de uma cabeça humana, sua cabeleira teria cerca de uma dezena quilômetros!

A observação dos asteróides é dificultada pela distância e tamanho. Sem emitir luz própria, são vistos por telescópios ópticos quando refletem a luz solar em quantidade suficiente. A imagem do asteróide Eros é mostrada abaixo.

Amorfo, ele se aproxima da Terra, pois sua órbita cruza a de Marte. Com temperaturas baixas, sua observação é facilitada pelo uso de detetores de radiação infra-vermelha. Colocados em telescópios terrestres ou sondas espaciais fornecem dados mais detalhados desses objetos.

Já Ceres, mostrado abaixo,descoberto em 1801,foi considerado o maior asteróide conhecido. Entretanto, sua forma esférica (diâmetro de 950 km) lhe valeu a re-classificação como planeta anão ao lado de Plutão.

O efeito gravitacional do planetas, assim como perturbações geradas pela movimentação do Sol e sua corte no disco da Galáxia, podem induzir mudanças nas órbitas desses andarilhos, aproximando-os ou afastando-os da Terra. A aproximação facilita a observação. Por outro lado, podem ser atraídos pela Terra, entrar na atmosfera, aquecer por fricção e brilhar – são os meteoros, também conhecidos por estrelas cadentes. Sua luz permite estudar sua composição. Os pequenos queimam completamente, os maiores, reduzidos de tamanho pela queima, atingem a superfície (meteoritos) e são objeto de estudo.

Na vizinhança e muito mais distante

Um grupo de astrônomos do Observatório Nacional, chefiado pela Dra. Daniela Lazzaro, acaba de instalar um telescópio robótico no Sertão de Itaparica, PE, para observação remota e monitoramento de asteróides cuja órbita os aproxima da Terra.

O projeto IMPACTON, em parceria com instituições da França, Alemanha e Estados Unidos, conta com um telescópio de 1,0 metro de diâmetro com detetor operando em luz visível e infravermelha. Os resultados fornecerão informações sobre as propriedades físicas de muitos objetos, permitindo estudos estatísticos mais sólidos, assim como alvos para observação por telescópios maiores, consolidando resultados anteriores, além de prevenir encontros desagradáveis.

Desde a época em que cometas eram mensageiros de boas ou más notícias até hoje, muito se aprendeu sobre o Sistema Solar. Entretanto, a necessidade de acumular mais dados continua. Seja para aprofundar ainda mais o conhecimento do nosso entorno, seja para desvendar os mistérios dos novos sistemas estrela-planetas que tem sido descobertos.

De fato, recentemente foram detectados, pelo telescópio infravermelho espacial Spitzer/NASA, cometas bombardeando a estrela Eta Corvis, localizada a cerca de 60 anos-luz do Sol, além de disco de detritos relativamente, a menos de 25 minutos-luz da estrela, que deve ser resultado de colisões planetárias e cometárias. Esses resultados complementam observações com o satélite espacial IRAS na década de 1990, que indicaram a presença de de um disco mais distante, a cerca de 20 horas-luz – equivalente ao cinturão de Kuiper.

Nos próximos anos, descobertas desse tipo devem se acumular, alegrando os astrônomos e estimulando a curiosidade de jovens e adultos.

Fonte: http://www.clickciencia.ufscar.br/portal/edicao26/

A Professora Sueli Viegas é professora titular do Departamento de Astronomia da USP, é doutora em Astrofísica pela Universidade de Paris. Foi chefe do Departamento de Astronomia, assessora do CNPq e da Capes, pesquisadora visitante em várias universidades no exterior, representante brasileira na Rede Latino-americana de Astronomia, coordenadora do Núcleo de ExcelênciaGaláxias: Formação, Evolução e Atividade e do Núcleo de Pesquisa em Astrofísica da USP. Em 2005, foi agraciada com o prêmio Pesquisador Emérito do CNPq. Após sua aposentadoria, tem se dedicado à popularização da astronomia.