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Ciências 4o bimestre – Aula 2 Ensino Fundamental: Anos Finais O Sol ● Características do Sol. ● Descrever e compreender as características do Sol. Mas o que define um astro como uma estrela? E como sabemos tanto sobre elas? Você consegue imaginar a quais critérios um corpo celeste deve atender para ser considerado uma estrela? E como sabemos tantas informações sobre elas? Escreva em seu caderno: ● O que você já sabe sobre o que é uma estrela? ● Como o ser humano conheceu tantas informações sobre elas? Fotografia de uma noite de céu estrelado na Suécia, registrada em 29 de Outubro de 2019. Reprodução – W. CARTER/WIKIMEDIA COMMONS, 2019. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stars_and_Milky_Way_over_%C3%85byfjorden_1.jpg. Acesso em: 29 jul. 2024. Para começar TODO MUNDO ESCREVE 5 MINUTOS https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stars_and_Milky_Way_over_%C3%85byfjorden_1.jpg Há muito tempo, o ser humano percebeu a importância do Sol para o desenvolvimento das formas de vida na Terra. Em várias culturas, essa estrela era vista como uma figura muito importante, como um deus. Os gregos chamavam-no de Helios, os persas, de Mitras e os egípcios, de Rá. O Sol como um deus em várias culturas Foco no conteúdo O prefixo "hélio" é utilizado até hoje para denominar fenômenos, teorias e elementos que têm uma relação direta com o Sol. Exemplos disso são as palavras Hélio (elemento químico), heliocentrismo, heliotrópico. Fonte: MILONE et al., 2018. “ Estudar as estrelas nos ajuda a compreender as características das estrelas e a sua evolução, o que nos dá informações para prever o futuro do Sol. Por que estudar o Sol e outras estrelas? Além disso, as estrelas encontram-se em condições físicas que nenhum laboratório consegue reproduzir, como, por exemplo, aquelas que permitem a formação dos elementos químicos e a produção de energia, tão importantes para a vida no nosso planeta. Jane C. Gregório Hetem, Estrelas, p.1 Jane é professora de Astronomia na USP e já foi vice-presidente da Sociedade Astronômica Brasileira. Foco no conteúdo (HETEM, [s.d.]) Em 1934, Cecilia Payne-Gaposchkin, astrônoma britânica, foi a primeira pessoa a mostrar que o Sol é composto principalmente de hidrogênio (H). Na época, acreditava-se que o Sol possuísse uma composição similar à da Terra. Mulheres na Ciência Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979), astrônoma britânica, foi a primeira pessoa a mostrar que o Sol é composto primariamente de hidrogênio. Reprodução - PICRYL, [s.d.]. Disponível em: https://picryl.com/media/cecilia-helena- payne-gaposchkin-1900-1979. Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo https://picryl.com/media/cecilia-helena-payne-gaposchkin-1900-1979 De acordo com o dicionário Michaelis on-line (2024), estrela é “Corpo celeste cintilante, com energia e luz próprias, que aparenta estar imóvel no firmamento [...]”. No contexto científico, a princípio, vamos adotar a concepção de que uma estrela é uma esfera de gás quente e que gera a sua energia e luz por meio de reações nucleares (que ocorrem em seu núcleo). Definição científica de estrela Imagem de uma estrela colapsando e formando uma supernova. Imagem obtida pelo telescópio Hubble, da NASA. Reprodução - ESA/HUBBLE/L. CALÇADA/NASA, 2020. Disponível em: https://science.nasa.gov/universe/the-lives-times-and-deaths-of-stars/. Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo https://science.nasa.gov/universe/the-lives-times-and-deaths-of-stars/ As estrelas têm características diversas. Elas podem ser classificadas de acordo com: ● seu tamanho; ● sua composição química; ● sua cor. Há estrelas que são gigantes, maiores que a órbita de Marte e outras são pequenas como a Terra. Características das estrelas Fotografia de estrelas registrada pelo telescópio Hubble, da NASA. Reprodução – ESA/HUBBLE/NASA, 2018. Disponível em: https://science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-captures-cluster-of-aging-stars Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo https://science.nasa.gov/missions/hubble/hubble-captures-cluster-of-aging-stars As estrelas podem apresentar diversas cores: vermelha, amarela, laranja, azul e branca. Uma estrela com uma temperatura superficial da ordem de 10.000 K, ou seja, muito quente, aparecerá no céu como uma estrela azulada. Já uma estrela com uma temperatura na sua superfície de 3.000 K (que é considerada “fria” para uma estrela) terá um tom avermelhado quando vista no céu. Cor das estrelas e temperatura Foco no conteúdo Lê-se K como Kelvin. Essa escala de medição de temperatura Kelvin é calibrada em termos da energia térmica. Como energia é uma grandeza positiva, não existem temperaturas negativas nessa escala. Então, o zero é a temperatura mais baixa possível, chamado de zero absoluto ou zero Kelvin, correspondendo a -273,15°C. Fonte: SILVA, 2016. O quão grande é o Sol? Quanto será que é o valor da massa dele? Abaixo temos algumas medidas sobre o Sol que possibilitam que possamos entender melhor essa estrela tão importante para nós. Algumas medidas do Sol Foco no conteúdo Massa 1,989 x 1030 kg Idade 4,6 x 109 anos Distância à Terra 1 UA (unidade astronômica) = 149.600.000 km Raio 695.500 km = 109 RTerra Temperatura na superfície 5785 K = 5511,85°C Temperatura central 15.000.000K = 14999726,85°C Composição química 91,2% de Hidrogênio 8,7% de Hélio 0,078% de Oxigênio 0,043% de Carbono Fonte: MILONE et al, 2018. O Sol está praticamente no centro geométrico e gravitacional do sistema solar. Em torno dele orbitam todos os outros corpos do sistema solar, como planetas, asteroides e cometas, sobre os quais estudamos na aula anterior. Importante lembrar que, enquanto uma estrela, o Sol não possui nenhuma lua. Orbitam ao redor dele os planetas e esses sim possuem luas. Localização do Sol Foco no conteúdo O Sol está a uma distância aproximada de 150 milhões de quilômetros da Terra - distância que a luz percorre em 8 minutos e 18 segundos (ou 8,3 minutos). Fonte: MILONE et al., 2018. Como podemos observar na imagem ao lado, o Sol é composto por diversas camadas, cada uma apresentando características próprias. Nesse momento, vamos estudar apenas as principais camadas e informações que sejam relevantes sobre elas: fotosfera, cromosfera, núcleo e manchas solares. Estrutura do Sol Desenho esquemático do Sol e de suas camadas internas. Foco no conteúdo Imagem Dreamstime. Disponível em: https://pt.dreamstime.com/diagrama-cient%C3%ADfico-de-se%C3%A7%C3%A3o-transversal-da- ilustra%C3%A7%C3%A3o-do-vetor-sun-com-camadas-internas-sol-manchas-solares-o-alargamento-image112456913 https://pt.dreamstime.com/diagrama-cient%C3%ADfico-de-se%C3%A7%C3%A3o-transversal-da-ilustra%C3%A7%C3%A3o-do-vetor-sun-com-camadas-internas-sol-manchas-solares-o-alargamento-image112456913 Esta é a camada visível do Sol. ● Tamanho – cerca de 330 km de espessura; ● Temperatura – 5.785 K. A fotosfera do Sol tem a aparência da superfície de um líquido que está “fervendo”, cheio de bolhas de gás. Essas bolha, ou granulações, têm em torno de 5.000 km de diâmetro. Fotosfera Imagem obtida via satélite da NASA da superfície solar, conhecida como fotosfera. Repare nas “bolhas” que existem na superfície do Sol. Imagem obtida em 11/03/2015. Reprodução - NASA, 2015. Disponível em: https://science.nasa.gov/image-detail/amf- gsfc_20171208_archive_e000763/. Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo Fonte: MILONE et al, 2018. https://science.nasa.gov/image-detail/amf-gsfc_20171208_archive_e000763/ É a atmosfera solar, logo acima da fotosfera. Estende-se por 10 mil km acima da fotosfera. Acima dessa camada se encontra a coroa. É possível ver essa camada durante os eclipses. Cromosfera A cromosfera, fotografada durante o eclipse solar total de 1999. Os tons vermelho e rosa – luz emitida pelo hidrogênio – foram responsáveis pelo nome de cromosfera, do grego “chrôma”, que significa cor. Reprodução – LUC VIATOUR/NASA,2021. Disponível em: https://www.nasa.gov/missions/hinode/nasa-missions-make-unprecedented-map-of-suns- magnetic-field/. Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo Fonte: Departamento de Astronomia do Instituto de Física da UFRGS, 2023. https://www.nasa.gov/missions/hinode/nasa-missions-make-unprecedented-map-of-suns-magnetic-field/ Link para vídeo Vídeo ilustrativo da reação de fusão nuclear que ocorre no Sol. O núcleo apresenta uma temperatura de cerca de 15.000.000 K. É a parte mais quente do Sol. No núcleo, ocorrem reações de fusão nuclear, que são responsáveis pela produção de luz e calor desse astro. De forma bastante simplificada, o Sol consegue transformar cerca de 600 milhões de toneladas de Hidrogênio em Hélio por segundo. Núcleo À LUZ DA CIÊNCIA. O poder incrível do Sol: como a fusão nuclear gera energia em nosso sistema solar. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=- PimH1TJWYc&t=14s. Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo Reação de fusão nuclear do Sol Assistir no tempo de 0:14 a 1:04 2 MINUTOS Fonte: Departamento de astronomia do Instituto de Física da UFRGS, 2023. https://www.youtube.com/watch?v=-PimH1TJWYc&t=14s Baseando-se no vídeo que você acabou de assistir, responda às questões abaixo oralmente: 1. Qual átomo é necessário para ocorrer a fusão nuclear no Sol? 2. Os átomos de hidrogênio, durante a fusão nuclear, são submetidos a elevadas temperaturas e pressões muito baixas. Aponte o erro conceitual da frase. 3. Como a energia produzida pela reação de fusão nuclear é liberada? Fusão nuclear Na prática 5 MINUTOS VIREM E CONVERSEM São manchas na superfície do Sol ligeiramente mais frias do que a fotosfera ao redor. As manchas solares variam em tamanho de 1.600km a 160.900km. Essas manchas já eram observadas pelos chineses milhares de anos atrás. A presença de manchas solares nos informa a respeito da existência de campos magnéticos intensos na atmosfera solar. Manchas solares Reprodução - SDO/NASA, [s.d.]. Disponível em: https://science.nasa.gov/sun/facts/. Acesso em: 29 jul. 2024. Foco no conteúdo Fonte: NASA, [s.d.]. https://science.nasa.gov/sun/facts/ Pause e responda Assinale a alternativa que apresenta conceitos corretos sobre a aula de hoje: Sobre as estrelas e o Sol As estrelas que emitem luz vermelha são as com maiores temperaturas no núcleo. A temperatura e a luz do Sol ocorrem graças a reações na sua camada chamada fotosfera. O Sol é o astro mais brilhante do céu porque é a estrela mais próxima da Terra. O Sol é o astro mais brilhante do céu porque é a maior estrela do universo. 5 MINUTOS Pause e responda Assinale a alternativa que apresenta conceitos corretos sobre a aula de hoje: Sobre as estrelas e o Sol As estrelas que emitem luz vermelha são as com maiores temperaturas no núcleo. A temperatura e a luz do Sol ocorrem graças a reações na sua camada chamada fotosfera. O Sol é o astro mais brilhante do céu porque é a estrela mais próxima da Terra. O Sol é o astro mais brilhante do céu porque é a maior estrela do universo. 5 MINUTOS No slide anterior, vimos que há 3 alternativas que estão erradas. Elas estão novamente apresentadas aqui nesse slide, para que você faça, em seu caderno, as correções conceituais de cada uma, tornando-as corretas do ponto de vista científico. Sobre as estrelas e o Sol Encerramento VIREM E CONVERSEM 5 MINUTOS DEPARTAMENTO DE ASTRONOMIA DO INSTITUTO DE FÍSICA DA UFRGS. O sol: a nossa estrela, 2023. Disponível em: http://astro.if.ufrgs.br/esol/esol.htm. Acesso em: 29 jul. 2024. DICIONÁRIO MICHAELIS ON-LINE. Verbete Estrela, 2024. Disponível em: https://michaelis.uol.com.br/busca?r=0&f=0&t=0&palavra=estrela. Acesso em: 29 jul. 2024. HETEM, J. C. G. Estrelas. Licenciatura em Ciências, USP/UNIVESP, [s.d.]. Disponível em: https://midia.atp.usp.br/impressos/lic/modulo01/estrelas_PLC0006/Estrelas_top01.pdf. Acesso em: 29 jul. 2024. INSTITUTO DE FÍSICA DA UFRGS. Escalas termométricas, [s.d.]. Disponível em: https://www.if.ufrgs.br/cref/leila/escala.htm. Acesso em: 29 jul. 2024. LEMOV, D. Aula Nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2023. MILONE, A. C. et al. Introdução à astronomia e astrofísica. São José dos Campos: INPE, 2018. Disponível em: http://www.inpe.br/ciaa2018/arquivos/pdfs/apostila_completa_2018.pdf. Acesso em: 29 jul. 2024. NASA. Our sun: facts, [s.d.]. Disponível em: https://science.nasa.gov/sun/facts. Acesso em: 29 jul. 2024. http://astro.if.ufrgs.br/esol/esol.htm https://michaelis.uol.com.br/busca?r=0&f=0&t=0&palavra=estrela https://midia.atp.usp.br/impressos/lic/modulo01/estrelas_PLC0006/Estrelas_top01.pdf https://www.if.ufrgs.br/cref/leila/escala.htm http://www.inpe.br/ciaa2018/arquivos/pdfs/apostila_completa_2018.pdf https://science.nasa.gov/sun/facts SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo Paulista, 2019. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/Curriculo_Paulista- etapas-Educa%C3%A7%C3%A3o-Infantil-e-Ensino-Fundamental-ISBN.pdf. Acesso em: 29 jul. 2024. SÃO PAULO (Estado). Secretaria da Educação. Currículo em ação, 2022. Caderno do Professor, Ciências, Ensino Fundamental Anos Finais – v. 2. Disponível em: https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp- content/uploads/2022/10/Web_EF_AF_CP_CIEN_6AO9.pdf. Acesso em: 29 jul. 2024. SILVA, W. F. da. Origem, evolução e morte das estrelas: uma sequência de ensino para alunos do ensino médio. Universidade Federal do Abc, Santo André, 2016. Disponível em: https://mnpef- sites.propg.ufabc.edu.br/documentos/Produtos_2013/Produto_WillianFernandesSilva.pdf. Acesso em: 29 jul. 2024. SILVA, W. L. da. Gigantes de gás, 10 maio 2024. Disponível em: https://www.feis.unesp.br/#!/departamentos/fisica-e-quimica/grupo-de-pesquisa/gaais/corpos- celestes/estrelas/. Acesso em: 29 jul. 2024. Imagem de capa: Seduc Identidade visual: imagens © Getty Images. https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2023/02/Curriculo_Paulista-etapas-Educa%C3%A7%C3%A3o-Infantil-e-Ensino-Fundamental-ISBN.pdf https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/10/Web_EF_AF_CP_CIEN_6AO9.pdf https://mnpef-sites.propg.ufabc.edu.br/documentos/Produtos_2013/Produto_WillianFernandesSilva.pdf https://www.feis.unesp.br/#!/departamentos/fisica-e-quimica/grupo-de-pesquisa/gaais/corpos-celestes/estrelas/ Número do slide 1 Número do slide 2 Mas o que define um astro como uma estrela? E como sabemos tanto sobre elas? O Sol como um deus em várias culturas Por que estudar o Sol e outras estrelas? Mulheres na Ciência Definição científica de estrela Características das estrelas Cor das estrelas e temperatura Algumas medidas do Sol Localização do Sol Estrutura do Sol Fotosfera Cromosfera Núcleo Fusão nuclear Manchas solares Sobre as estrelas e o Sol Sobre as estrelas e o Sol Sobre as estrelas e o Sol Número do slide 22 Número do slide 23 Número do slide 24