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7.E: Outros mundos - Uma introdução ao sistema solar (exercícios)

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    Para uma exploração mais aprofundada

    Artigos

    Davidson, K. “A maioridade de Carl Sagan”. Astronomia. (Novembro de 1999): 40. Sobre o famoso divulgador da ciência e como ele desenvolveu seu interesse pela astronomia.

    Target, J. “Micromundos Misteriosos”. Astronomia. (julho de 2005): 32. Um rápido passeio por várias luas do sistema solar.

    Hartmann, W. “A Grande Revisão do Sistema Solar”. Astronomia. (agosto de 1998): 40. Como nossas visões mudaram nos últimos 25 anos.

    Kross, J. “O que há em um nome?” Céu e telescópio. (Maio de 1995): 28. Como os mundos são nomeados.

    Rubin, A. “Segredos dos meteoritos primitivos”. Científico americano. (fevereiro de 2013): 36. O que os meteoritos podem nos ensinar sobre o ambiente em que o sistema solar se formou.

    Soter, S. “O que é um planeta?” Científico americano. (Janeiro de 2007): 34. A nova definição da IAU de um planeta em nosso sistema solar e o que aconteceu com Plutão como resultado.

    Talcott, R. “Como o sistema solar surgiu”. Astronomia. (novembro de 2012): 24. Sobre o período de formação do Sol e dos planetas.

    Wood, J. “Forjando os planetas: a origem do nosso sistema solar”. Céu e telescópio. (Janeiro de 1999): 36. Boa visão geral.

    Websites

    Dicionário Geográfico da Nomenclatura Planetária: http://planetarynames.wr.usgs.gov/. Descreve as regras para nomear corpos e características no sistema solar.

    Diário fotográfico planetário: http://photojournal.jpl.nasa.gov/index.html. Este site da NASA apresenta milhares das melhores imagens da exploração planetária, com legendas detalhadas e excelente indexação. Você pode encontrar imagens por mundo, nome do recurso ou missão e baixá-las em vários formatos. E as imagens são isentas de direitos autorais porque seus impostos pagaram por elas.

    Os sites a seguir apresentam informações introdutórias e imagens sobre cada um dos mundos do nosso sistema solar:

    Vídeos

    Anãs marrons e planetas flutuantes livres: quando você é pequeno demais para ser uma estrela: https://www.youtube.com/watch?v=zXCDsb4n4KU. Uma palestra não técnica de Gibor Basri, da Universidade da Califórnia em Berkeley, discutindo algumas das controvérsias sobre o significado da palavra “planeta” (1:32:52).

    Na Terra do Encantamento: a história épica da missão da Cassini em Saturno: https://www.youtube.com/watch?v=Vx135n8VFxY. Uma palestra pública da Dra. Carolyn Porco que se concentra principalmente na exploração de Saturno e suas luas, mas também apresenta uma explicação eloquente de por que exploramos o sistema solar (1:37:52).

    Origens do Sistema Solar: www.pbs.org/wgbh/nova/space/o... ar-system.html. Um vídeo da PBS que se concentra nas evidências de meteoritos, narrado por Neil deGrasse Tyson (13:02).

    Em escala: O Sistema Solar: https://www.youtube.com/watch?t=84&v=zR3Igc3Rhfg. Construindo um modelo em escala do sistema solar no deserto de Nevada (7:06).

    Atividades colaborativas em grupo

    1. Discuta e faça uma lista das razões pelas quais nós, humanos, podemos querer explorar os outros mundos do sistema solar. Seu grupo acha que essas missões de exploração valem o investimento? Por quê?
    2. Seu instrutor atribuirá a cada grupo um mundo. Sua tarefa é pensar em como seria estar lá. (Sinta-se à vontade para dar uma olhada nos capítulos relevantes no livro.) Discuta onde, em ou ao redor do seu mundo, estabeleceríamos uma base e o que precisaríamos para sobreviver lá.
    3. No recurso Não há lugar como o lar na Seção 7.2, discutimos brevemente como a atividade humana está transformando o ambiente geral do nosso planeta. Você consegue pensar em outras maneiras pelas quais isso está acontecendo?
    4. Alguns cientistas criticaram Carl Sagan por “desperdiçar seu tempo de pesquisa” popularizando a astronomia. Até que ponto você acha que os cientistas deveriam gastar seu tempo interpretando seu campo de pesquisa para o público? Por que ou por que não? Existem maneiras pelas quais cientistas que não são tão eloquentes ou carismáticos quanto Carl Sagan ou Neil deGrasse Tyson ainda possam contribuir para a compreensão pública da ciência?
    5. Seu grupo foi nomeado para um comitê especial da União Astronômica Internacional para sugerir nomes de características (como crateras, trincheiras e assim por diante) em um asteróide recém-explorado. Dada a restrição de que qualquer pessoa que dê nome às características não deve mais estar viva, quais nomes ou tipos de nomes você sugeriria? (A propósito, lembre-se de que você não está restrito a nomes de pessoas.)
    6. Um membro do seu grupo foi sequestrado por um culto religioso pouco conhecido que adora os planetas. Eles o libertarão somente se seu grupo souber quais dos planetas estão atualmente visíveis no céu durante a noite e a manhã. Você está proibido de envolver seu instrutor. Como e onde mais você poderia encontrar as informações de que precisa? (Seja o mais específico possível. Se seu instrutor disser que está tudo bem, sinta-se à vontade para responder a essa pergunta usando recursos on-line ou da biblioteca.)
    7. No artigo Carl Sagan: Solar System Advocate na Seção 7.1, você aprendeu que a ficção científica ajudou a despertar e sustentar seu interesse pela astronomia. Algum dos membros do seu grupo se interessou por astronomia como resultado de uma história de ficção científica, filme ou programa de TV? Alguma das histórias ou filmes que você ou os membros do seu grupo viram aconteceu nos planetas do nosso sistema solar? Você consegue se lembrar de alguma coisa específica que o inspirou? Se ninguém no grupo gosta de ficção científica, talvez você possa entrevistar alguns amigos ou colegas de classe que estão e reportar ao grupo.
    8. Uma lista das missões de naves espaciais do sistema solar da NASA pode ser encontrada em http://www.nasa.gov/content/solar-missions-list. Seu instrutor atribuirá uma missão a cada grupo. Procure quando a missão foi lançada e executada e descreva os objetivos da missão, as características básicas da espaçonave (tipo de instrumento, propulsor, tamanho etc.) e o que foi aprendido com a missão. Se o tempo permitir, cada grupo deve apresentar suas descobertas ao resto da turma.
    9. Quais seriam alguns dos custos ou riscos do desenvolvimento de uma colônia humana ou base em outro corpo planetário? Quais tecnologias precisariam ser desenvolvidas? Do que as pessoas precisariam abrir mão para viver em um mundo diferente em nosso sistema solar?

    Perguntas de revisão

    1. Vênus gira para trás e Urano e Plutão giram em torno de um eixo quase inclinado para o lado. Com base no que você aprendeu sobre o movimento de pequenos corpos no sistema solar e as superfícies dos planetas, qual pode ser a causa dessas rotações estranhas?
    2. Qual é a diferença entre um corpo diferenciado e um corpo indiferenciado, e como isso pode influenciar a capacidade do corpo de reter calor durante a era do sistema solar?
    3. O que um planeta precisa para reter uma atmosfera? Como uma atmosfera afeta a superfície de um planeta e a capacidade da vida de existir?
    4. Quais tipos de planetas têm mais luas? De onde essas luas provavelmente se originaram?
    5. Qual é a diferença entre um meteorito e um meteorito?
    6. Explique nossas ideias sobre por que os planetas terrestres são rochosos e têm menos gás do que os planetas gigantes.
    7. Todos os sistemas planetários têm a mesma aparência que os nossos?
    8. O que é planetologia comparativa e por que ela é útil para astrônomos?
    9. O que mudou em nossa compreensão da Lua e do sistema Lua-Terra como resultado do pouso humano na superfície da Lua?
    10. Se a Terra fosse atingida por um objeto extraterrestre, de onde ela poderia vir do sistema solar e como conheceríamos sua região de origem?
    11. Liste alguns motivos pelos quais o estudo dos planetas progrediu mais nas últimas décadas do que qualquer outro ramo da astronomia.
    12. Imagine que você seja um agente de viagens no próximo século. Um bilionário excêntrico pede que você organize uma turnê do tipo “Guinness Book of Solar System Records”. Onde você o orientaria a encontrar o seguinte (use este capítulo e o Apêndice F e o Apêndice G):
      1. o planeta menos denso
      2. o planeta mais denso
      3. a maior lua do sistema solar
      4. excluindo os planetas jovianos, o planeta onde você pesaria mais em sua superfície (Dica: O peso é diretamente proporcional à gravidade da superfície).
      5. o menor planeta
      6. o planeta que leva mais tempo para girar
      7. o planeta que leva o menor tempo para girar
      8. o planeta com um diâmetro mais próximo do da Terra
      9. a lua com a atmosfera mais densa
      10. a lua mais densa
      11. a lua mais massiva
    13. Quais características os mundos do nosso sistema solar têm em comum que levam os astrônomos a acreditar que todos eles se formaram a partir da mesma “nuvem-mãe” (nebulosa solar)?
    14. Como os planetas terrestres e gigantes diferem? Liste quantas maneiras você puder imaginar.
    15. Por que existem tantas crateras na Lua e tão poucas na Terra?
    16. Como os asteróides e os cometas diferem?
    17. Como e por que a Lua da Terra é diferente das luas maiores dos planetas gigantes?
    18. Onde você procuraria alguns planetesimais “originais” que sobraram da formação do nosso sistema solar?
    19. Descreva como usamos elementos radioativos e seus produtos de decaimento para encontrar a idade de uma amostra de rocha. Essa é necessariamente a idade do mundo inteiro de onde vem a amostra? Explique.
    20. Como era a nebulosa solar? Por que o Sol se formou em seu centro?

    Perguntas de reflexão

    1. O que podemos aprender sobre a formação do nosso sistema solar estudando outras estrelas? Explique.
    2. No início deste capítulo, modelamos o sistema solar com a Terra a uma distância de cerca de um quarteirão do Sol. Se você fizesse um modelo das distâncias no sistema solar que correspondesse à sua altura, com o Sol no topo da cabeça e Plutão aos pés, qual planeta estaria perto da sua cintura? Até onde chegaria a zona dos planetas terrestres?
    3. As estações são o resultado da inclinação axial de um planeta estar inclinada em relação ao normal do plano orbital do planeta. Por exemplo, a Terra tem uma inclinação do eixo de 23,4° (Apêndice F). Usando apenas informações sobre a inclinação, quais planetas você pode esperar que tenham ciclos sazonais semelhantes aos da Terra, embora com duração diferente porque os períodos orbitais ao redor do Sol são diferentes?
    4. Novamente, usando o Apêndice F, quais planetas você espera que não tenham atividade sazonal significativa? Por quê?
    5. Novamente usando o Apêndice F, quais planetas você espera que tenham estações extremas? Por quê?
    6. Usando alguns dos recursos astronômicos da biblioteca da faculdade ou da Internet, encontre cinco nomes de características em cada um dos três outros mundos com nomes de pessoas reais. Em uma frase ou duas, descreva cada uma dessas pessoas e quais contribuições elas fizeram para o progresso da ciência ou do pensamento humano.
    7. Explique por que o planeta Vênus é diferenciado, mas o asteroide Fraknoi, um membro muito chato e pequeno do cinturão de asteróides, não é.
    8. Você esperaria tantas crateras de impacto por unidade de área na superfície de Vênus quanto na superfície de Marte? Por que ou por que não?
    9. Entreviste uma amostra de 20 pessoas que não estão fazendo aulas de astronomia e pergunte se elas podem nomear um astrônomo vivo. Qual porcentagem dos entrevistados conseguiu citar um? Normalmente, os dois astrônomos vivos que o público conhece atualmente são Stephen Hawking e Neil deGrasse Tyson. Por que eles são mais conhecidos do que a maioria dos astrônomos? Como seu resultado teria sido diferente se você tivesse pedido às mesmas pessoas que nomeassem uma estrela de cinema ou um jogador profissional de basquete?
    10. Usando o Apêndice G, complete a tabela a seguir que descreve as características das luas galileanas de Júpiter, começando de Júpiter e se movendo para fora em distância.
    Tabela A
    Lua Eixo Semimaior (km 3) Diâmetro Densidade (g/cm 3)
    Io      
    Europa      
    Ganimedes      
    Calisto      

    Esse sistema tem sido frequentemente descrito como um mini sistema solar. Por que isso pode ser assim? Se Júpiter representasse o Sol e as luas galileanas representassem planetas, quais luas poderiam ser consideradas de natureza mais terrestre e quais seriam mais parecidas com gigantes de gás/gelo? Por quê? (Dica: use os valores em sua tabela para ajudar a explicar sua categorização.)

    Descobrindo por si mesmo

    1. Calcule a densidade de Júpiter. Mostre seu trabalho. É mais ou menos denso que a Terra? Por quê?
    2. Calcule a densidade de Saturno. Mostre seu trabalho. Como isso se compara com a densidade da água? Explique como isso pode ser.
    3. Qual é a densidade da lua de Júpiter, Europa (consulte o Apêndice G para obter dados sobre luas)? Mostre seu trabalho.
    4. Veja o Apêndice F e o Apêndice G e indique a lua com um diâmetro que é a maior fração do diâmetro do planeta ou planeta anão que ela orbita.
    5. A Estrela de Barnard, a segunda estrela mais próxima de nós, está a cerca de 56 trilhões (5,6 × 10 12) km de distância. Calcule até onde estaria usando o modelo em escala do sistema solar fornecido em Visão geral do nosso sistema planetário.
    6. Um núcleo radioativo tem meia-vida de 5 × 10 8 anos. Supondo que uma amostra de rocha (digamos, em um asteróide) se solidificou logo após a formação do sistema solar, aproximadamente qual fração do elemento radioativo deveria ser deixada na rocha hoje?