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4.E: Terra, Lua e Céu (Exercício)

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    Para uma exploração mais aprofundada

    Artigos

    Bakich, M. “Seu planejador de eclipse solar de vinte anos”. Astronomia (outubro de 2008): 74. Descreve as circunstâncias dos próximos eclipses totais do Sol.

    Coco, M. “Não é apenas mais uma fase bonita”. Astronomia (julho de 1994): 76. Fases da lua explicadas.

    Espenak, F., & Anderson, J. “Prepare-se para a experiência americana de costa a costa”. Sky & Telescope (fevereiro de 2016): 22.

    Gingerich, O. “Notas sobre a reforma do calendário gregoriano”. Sky & Telescope (dezembro de 1982): 530.

    Kluepfel, C. “Quão preciso é o calendário gregoriano?” Sky & Telescope (novembro de 1982): 417.

    Krupp, E. “Mundos do Calendário”. Sky & Telescope (janeiro de 2001): 103. Sobre como os dias da semana receberam seus nomes.

    Krupp, E. “Atrás da curva”. Sky & Telescope (setembro de 2002): 68. Sobre a reforma do calendário pelo Papa Gregório XIII.

    MacRobert, A., e Sinnott, R. “Young Moon Hunting”. Sky & Telescope (fevereiro de 2005): 75. Dicas para encontrar a Lua o mais rápido possível após sua nova fase.

    Pasachoff, J. “A ciência do eclipse solar: ainda está forte”. Sky & Telescope (fevereiro de 2001): 40. Sobre o que aprendemos e ainda estamos aprendendo com os eclipses.

    Regas, D. “A busca pela totalidade”. Sky & Telescope (julho de 2012): 36. A perseguição de eclipses como hobby.

    Schaefer, B. “Eclipses lunares que mudaram o mundo”. Sky & Telescope (dezembro de 1992): 639.

    Schaefer, B. “Eclipses solares que mudaram o mundo”. Sky & Telescope (maio de 1994): 36.

    Websites

    Observatórios antigos, conhecimento atemporal (Centro Solar de Stanford): http://solar-center.stanford.edu/AO/. Uma introdução aos locais antigos onde os movimentos dos objetos celestes foram monitorados ao longo dos anos (com foco especial no rastreamento do Sol).

    Serviços de dados astronômicos: aa.usno.navy.mil/data/index.php. Este rico site do Observatório Naval dos EUA tem informações sobre a Terra, a Lua e o céu, com tabelas e calculadoras on-line.

    Calendários ao longo dos tempos: http://www.webexhibits.org/calendars/index.html. Como uma boa exposição de museu na Web.

    Zona do calendário: http://www.calendarzone.com/. Tudo o que você queria perguntar ou saber sobre calendários e cronometragem, com links de todo o mundo.

    Informações e instruções de visualização segura do Eclipse 2017: www.nsta.org/publications/pre... enceInsert.pdf.

    Mapas do Eclipse: http://www.eclipse-maps.com/Eclipse-Maps/Welcome.html. Michael Zeiler é especialista em apresentar mapas úteis e interativos de onde os eclipses solares serão visíveis

    Previsões do Eclipse: astro.unl.edu/classaction/ani... ipsetable.html. Este calendário visual fornece as datas dos próximos eclipses solares e lunares até 2029.EclipseWise: http://www.eclipsewise.com/intro.html. Um site introdutório sobre futuros eclipses e observação de eclipses por Fred Espenak, da NASA.

    História da Linha Internacional de Data: http://www.staff.science.uu.nl/~gent0113/idl/idl.htm. De R. H. van Gent, da Universidade de Utrecht, na Holanda.

    Loucura e lua cheia: www.scientificamerican.com/ar... the-full-moon/. Este artigo da Scientific American explora se a fase da Lua está relacionada a um comportamento estranho.

    Calculadora da fase da lua: https://stardate.org/nightsky/moon. Acompanhe as fases da Lua com este calendário.

    Site do NASA Eclipse: http://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html. Este site, do especialista em eclipses da NASA, Fred Espenak, contém muitas informações sobre eclipses lunares e solares, passados e futuros, bem como links de observação e fotografia.

    Galeria e informações sobre as fases da lua: http://astropixels.com/moon/phases/phasesgallery.html. Fotografias e descrições apresentadas por Fred Espenak, da NASA.

    Site de hora e data: http://www.timeanddate.com/. Recurso abrangente sobre como mantemos o tempo na Terra; tem conversores de fuso horário e muitas outras ferramentas históricas e matemáticas.

    Walk through Time: The Evolution of Time Measurement through the Ages (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia): http://www.nist.gov/pml/general/time/.

    Vídeos

    Bill Nye, o cara da ciência, explica as estações: https://www.youtube.com/watch?v=KUU7IyfR34o. Para crianças, mas estudantes universitários também podem gostar de piadas ruins (4:45).

    Ideia de aula de geografia: fusos horários: https://www.youtube.com/watch?v=-j-SWKtWEcU. (3:11).

    Como ver um eclipse solar: www.exploratorium.edu/eclipse... o-view-eclipse. (1:35).

    Sombra da Lua: https://www.youtube.com/watch?v=XNcfKUJwnjM. Este vídeo da NASA explica os eclipses do Sol, com discussão e animação, com foco em um eclipse de 2015, e mostra a aparência de um eclipse do espaço (1:54).

    Os fusos horários mais estranhos do mundo: https://www.youtube.com/watch?v=uW6QqcmCfm8. (8:38).

    Entendendo os eclipses lunares: https://www.youtube.com/watch?v=lNi5UFpales. Este vídeo da NASA explica por que não há um eclipse todo mês, com boa animação (1:58).

    Atividades colaborativas em grupo

    1. Faça com que seu grupo debata sobre outras maneiras (além do pêndulo de Foucault) de provar que é nossa Terra que está girando uma vez por dia, e não o céu girando ao nosso redor. (Dica: Como a rotação da Terra afeta os oceanos e a atmosfera?)
    2. Como seriam as estações na Terra se o eixo da Terra não estivesse inclinado? Discuta com seu grupo quantas coisas sobre a vida na Terra você acha que seriam diferentes.
    3. Após o treinamento universitário e de pós-graduação, os membros do seu grupo de estudantes dos EUA devem criar uma escola na Nova Zelândia. Descreva algumas maneiras pelas quais seu horário escolar anual no hemisfério sul seria diferente do que os alunos estão acostumados no hemisfério norte.
    4. Durante as tradicionais semanas de férias de Natal dos EUA, você é enviado para as proximidades do Pólo Sul em uma expedição de pesquisa (dependendo de quão bem você se saiu no meio do semestre de astronomia, seja como assistente de pesquisa ou como cozinheiro de curta duração!). Peça ao seu grupo que discuta como os dias e as noites serão diferentes lá e como essas diferenças podem afetá-lo durante sua estadia.
    5. Discuta com seu grupo todas as histórias que você ouviu sobre a lua cheia e o comportamento louco. Por que os membros do seu grupo acham que as pessoas associam comportamento maluco à lua cheia? Quais outras lendas, além das histórias de vampiros, estão relacionadas com as fases da Lua? (Dica: pense no Professor Lupin nas histórias de Harry Potter, por exemplo.)
    6. Sua cidade universitária se torna o local de fundação de um novo e estranho culto que adora a Lua. Esses verdadeiros crentes se reúnem regularmente ao pôr do sol e dançam na qual devem estender os braços na direção da Lua. Peça ao seu grupo que discuta para que lado seus braços estarão apontando ao pôr do sol quando a Lua estiver nova, no primeiro trimestre, cheia e no terceiro trimestre.
    7. As mudanças das estações desempenham um grande papel em nossos planos e preocupações anuais. As estações inspiraram música, histórias, poesia, arte e muitos gemidos dos estudantes durante tempestades de neve. Pesquise on-line para encontrar alguns exemplos das estações do ano que estão sendo comemoradas ou superadas em outras áreas que não a ciência.
    8. Use as informações no Apêndice H e on-line para descobrir quando o próximo eclipse do Sol ou da Lua será visível de onde seu grupo está indo para a faculdade ou de onde os membros do seu grupo moram. A que horas do dia o eclipse estará visível? Será um eclipse total ou parcial? Que preparativos você pode fazer para ter uma experiência de eclipse agradável e segura? Como esses preparativos diferem entre um eclipse solar e lunar?
    9. Em Marte, um dia (geralmente chamado de sol) dura 24 horas e 40 minutos. Como Marte leva mais tempo para contornar o Sol, um ano é de 668,6 sóis. Marte tem duas pequenas luas, Phobos e Deimos. Phobos, a lua interna, nasce no oeste e se põe no leste, levando 11 horas do nascer da lua até o próximo nascer da lua. Usando suas calculadoras e imaginação, peça aos membros do seu grupo que criem um calendário para Marte. (Depois de fazer a sua própria, e somente depois, você pode pesquisar on-line as muitas sugestões que foram feitas para um calendário marciano ao longo dos anos.)

    Perguntas de revisão

    1. Discuta como a latitude e a longitude na Terra são semelhantes à declinação e ascensão reta no céu.
    2. Qual é a latitude do Polo Norte? O Pólo Sul? Por que a longitude não tem significado nos pólos norte e sul?
    3. Faça uma lista de cada fase principal da Lua, descrevendo aproximadamente quando a Lua nasce e se põe para cada fase. Durante qual fase você pode ver a lua no meio da manhã? No meio da tarde?
    4. Quais são as vantagens e desvantagens do tempo solar aparente? Como a situação é melhorada com a introdução do tempo solar médio e do tempo padrão?
    5. Quais são as duas maneiras pelas quais a inclinação do eixo da Terra faz com que os verões nos Estados Unidos sejam mais quentes do que os invernos?
    6. Por que é difícil construir um calendário prático baseado no ciclo de fases da Lua?
    7. Explique por que há duas marés altas e duas marés baixas por dia. Estritamente falando, o período durante o qual há duas marés altas deve ser de 24 horas? Se não, qual deveria ser o intervalo?
    8. Qual é a fase da lua durante um eclipse solar total? Durante um eclipse lunar total?
    9. Em um globo ou mapa-múndi, encontre a linha de latitude marcada mais próxima de sua localização. Isso é um exemplo de um grande círculo? Explique.
    10. Explique três linhas de evidência que indicam que as estações na América do Norte não são causadas pela mudança da distância Terra-Sol como resultado da órbita elíptica da Terra ao redor do Sol.
    11. Qual é a origem dos termos “a.m.” e “p.m.” em nossa cronometragem?
    12. Explique a origem do ano bissexto. Por que isso é necessário?
    13. Explique por que o ano de 1800 não foi um ano bissexto, embora os anos divisíveis por quatro sejam normalmente considerados anos bissextos.
    14. Qual fração da face visível da Lua é iluminada durante a fase do primeiro trimestre? Por que essa fase é chamada de primeiro trimestre?
    15. Por que os eclipses lunares não acontecem durante toda lua cheia?
    16. Por que a Lua cria protuberâncias de maré em ambos os lados da Terra, em vez de apenas no lado da Terra mais próximo da Lua?
    17. Por que as alturas das marés mudam ao longo de um mês?
    18. Explique como as forças das marés estão fazendo com que a Terra desacelere.
    19. Explique como as forças das marés estão fazendo com que a Lua se afaste lentamente da Terra.
    20. Explique por que o calendário gregoriano modificou a natureza do ano bissexto em relação à sua definição original no calendário juliano.
    21. O termo equinócio se traduz como “noite igual”. Explique por que essa tradução faz sentido do ponto de vista astronômico.
    22. O termo solstício se traduz como “parada do sol”. Explique por que essa tradução faz sentido do ponto de vista astronômico.
    23. Por que o dia mais quente do ano nos Estados Unidos (ou na zona temperada do hemisfério norte) geralmente é em agosto e não no dia do solstício de verão, no final de junho?

    Perguntas de reflexão

    1. Quando o hemisfério norte da Terra está inclinado em direção ao Sol em junho, alguns argumentam que a causa de nossas estações é que o hemisfério norte está fisicamente mais próximo do Sol do que o hemisfério sul, e essa é a principal razão pela qual o hemisfério norte está mais quente. Que argumento ou linha de evidência poderia contradizer essa ideia?
    2. Onde você está na Terra se você vivenciar cada uma das seguintes situações? (Consulte a discussão em Observando o Céu: O Nascimento da Astronomia, bem como este capítulo.)
      1. As estrelas sobem e se colocam perpendicularmente ao horizonte.
      2. As estrelas circundam o céu paralelamente ao horizonte.
      3. O equador celeste passa pelo zênite.
      4. No decorrer de um ano, todas as estrelas são visíveis.
      5. O Sol nasce em 21 de março e não se põe até 21 de setembro (idealmente).
    3. Em países nas latitudes mais setentrionais, os meses de inverno tendem a ser tão nublados que as observações astronômicas são quase impossíveis. Por que não é possível fazer boas observações das estrelas nesses lugares durante os meses de verão?
    4. Qual é a fase da lua se...
      1. sobe às 15h?
      2. é mais alto no céu ao nascer do sol?
      3. define às 10:00 da manhã?
    5. Um acidente de carro ocorre por volta da meia-noite na noite de lua cheia. O motorista culpado alega que ficou cego momentaneamente pela lua nascendo no horizonte leste. A polícia deveria acreditar nele?
    6. A receita secreta dos sempre populares hambúrgueres vegetarianos no refeitório da faculdade está escondida em uma gaveta no escritório do diretor. Dois estudantes decidem entrar para colocar as mãos nela, mas querem fazer isso algumas horas antes do amanhecer em uma noite em que não há lua, então é menos provável que sejam pegos. Quais fases da Lua se adequariam aos seus planos?
    7. Seu tataravô, que muitas vezes exagerava os acontecimentos de sua própria vida, certa vez contou a seus parentes sobre uma incrível aventura que ele teve em 29 de fevereiro de 1900. Por que essa história o deixaria desconfiado?
    8. Um ano no futuro, quando dinheiro não for problema, você aproveita tanto seu aniversário que quer ter outro imediatamente. Você entra no seu jato supersônico. Para onde você e as pessoas que comemoram com você devem viajar? De que direção você deve se aproximar? Explique.
    9. Suponha que você tenha vivido na cratera Copernicus no lado da Lua voltado para a Terra.
      1. Com que frequência o sol nasceria?
      2. Com que frequência a Terra se instalaria?
      3. Em que fração do tempo você conseguiria ver as estrelas?
    10. Em um eclipse lunar, a Lua entra na sombra da Terra pelo lado leste ou oeste? Explique.
    11. Descreva o que um observador na cratera Copernicus veria enquanto a Lua estivesse eclipsada na Terra. O que o mesmo observador veria durante o que seria um eclipse solar total visto da Terra?
    12. O dia em Marte dura 1.026 dias terrestres. O ano marciano dura 686,98 dias terrestres. As duas luas de Marte levam 0,32 dias da Terra (para Fobos) e 1,26 dias terrestres (para Deimos) para circundar o planeta. Você tem a tarefa de criar um calendário marciano para uma nova colônia de Marte. Um calendário solar ou lunar seria melhor para rastrear as estações?
    13. Qual é a ascensão e declinação corretas do equinócio vernal?
    14. Qual é a ascensão e declinação corretas do equinócio de outono?
    15. Qual é a ascensão e declinação corretas do Sol ao meio-dia no solstício de verão no hemisfério norte?
    16. Durante o verão no hemisfério norte, o Pólo Norte é iluminado pelo sol 24 horas por dia. Durante esse período, a temperatura geralmente não sobe acima do ponto de congelamento da água. Explique o porquê.
    17. No dia do equinócio vernal, a duração do dia em todos os lugares da Terra é, na verdade, um pouco maior do que 12 horas. Explique o porquê.
    18. As regiões ao norte do Círculo Polar Ártico são conhecidas como a “terra do sol da meia-noite”. Explique o que isso significa de uma perspectiva astronômica.
    19. Em uma parte da órbita da Terra em que a Terra está se movendo mais rápido do que o normal ao redor do Sol, a duração do dia sideral mudaria? Se sim, como? Explique.
    20. Em uma parte da órbita da Terra em que a Terra está se movendo mais rápido do que o normal ao redor do Sol, a duração do dia solar mudaria? Se sim, como? Explique.
    21. Se Sirius nascer às 20h desta noite, a que horas nascerá amanhã à noite, até o minuto mais próximo? Explique.
    22. Quais são as três linhas de evidência que você poderia usar para indicar que as fases da Lua não são causadas pela sombra da Terra caindo sobre a Lua?
    23. Se a Lua nascer em um determinado local às 18h de hoje, a que horas ela nascerá amanhã à noite?
    24. Explique por que alguns eclipses solares são totais e outros são anulares.
    25. Por que os eclipses lunares geralmente duram muito mais do que os solares?

    Descobrindo por si mesmo

    1. Suponha que a Terra tenha levado exatamente 300,0 dias para girar em torno do Sol, e todo o resto (o dia, o mês) fosse o mesmo. Que tipo de calendário teríamos? Como isso afetaria as estações?
    2. Considere um calendário baseado inteiramente no dia e no mês (o período da Lua da fase completa à fase completa). Quantos dias existem em um mês? Você consegue descobrir um esquema análogo ao ano bissexto para fazer esse calendário funcionar?
    3. Se uma estrela nascer às 20h30 desta noite, aproximadamente a que horas ela nascerá daqui a dois meses?
    4. Qual é a altitude do Sol ao meio-dia de 22 de dezembro, visto de um lugar no Trópico de Câncer?
    5. Mostre que o calendário gregoriano estará errado em 1 dia em cerca de 3300 anos.