O que existe no Universo Ciências Físico-Químcias |7º ano de escolaridade
Ano letivo 2011/2012 | Docente: Marília Silva Soares 1
1.1. – O que existe no Universo
- Estrutura e formação do Universo
- As estrelas: nascimento, vida e morte
- Localização de astros na Esfera Celeste
Unidade 1 – O UNIVERSO
Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
COMPETÊNCIAS
Descrever sumariamente a constituição do Universo.
Caraterizar a Via Láctea e o Grupo Local.
Saber situar a Terra no Universo.
Distinguir o Modelo Geocêntrico do Modelo Heliocêntrico.
Descrever sumariamente a formação do universo.
Identificar os acontecimentos que descrevem o nascimento, a vida e a morte das estrelas.
Descrever o movimento diurno do Sol.
Saber orientar-se pelo Sol e pela sombra de uma vara, durante o dia.
Descrever o significado e a importância das constelações.
Orientar-se pelas estelas, durante a noite.
Observar o céu, recorrendo a mapas celestes.
Reconhecer o significado e a importância das coordenadas, altura e azimute, para localizar
um astro no céu.
Estrutura e formação do Universo e do Sistema Solar
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A origem do Universo
Edwin Hubble
1889 - 1953
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A origem do Universo
Com origem numa pequena massa muito densa e quente após uma explosão
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Galáxias
Espiral Elíptica Irregular
Como está organizado o Universo
• O Universo é formado por biliões de galáxias.
• Uma galáxia é um enorme aglomerado de estrelas, entre as quais existem grandes quantidades
de gases e poeiras.
• As galáxias apresentam aspectos e tamanhos diferentes, e por isso podem classificar-se de
acordo com a sua forma.
Núcleo central do qual partem
braços com estrelas de
diferentes idades.
Têm forma esférica ou
elipsoidal e são as galáxias
mais comuns.
Não apresentam
contornos definidos e
são ricas em gases e
poeiras.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A Via Láctea é a nossa galáxia. É apenas uma entre as
cerca de 100 mil milhões de galáxias no Universo, todas
elas com milhares de milhões de estrelas.
Numa noite de céu limpo podemos ver parte da Via
Láctea como uma faixa esbranquiçada.
Este brilho resulta das mais de 200 mil milhões de
estelas que formam a nossa galáxia.
A Via Láctea é uma galáxia com forma espiral.
Como está organizado o universo
Galáxias
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Como está organizado o universo
Galáxias
As galáxias que se encontram mais próximas da Via Láctea são :
Pequena Nuvem
de Magalhães
Grande Nuvem de
Magalhães Andrómeda
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Enxames de galáxias
Super enxames
Como está organizado o Universo
Galáxias
agrupam-se em
agrupam-se em
Via Láctea
Grupo Local
Superenxame local
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Sistema Solar
Via Láctea
Grupo Local
Super enxame local
Como está organizado o Universo
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Como está organizado o Universo
Além das galáxia o que mais existe no Universo?
Quasares – galáxias muito novas, com aspeto de uma estrela muito brilhante,
devido aos seus núcleos bastante luminosos. Afastam-se da Via
Láctea a grande velocidade.
Sistemas planetários - constituídos por uma estrela central à volta da qual
orbitam outros astros, como o nosso sistema
planetário – o Sistema Solar.
Planetas – astros que não emitem luz visível e que orbitam em torno de uma
estrela.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
O Sistema Solar formou-se há cerca de cinco milhões
de anos, a partir de uma nuvem interestelar de gás e
poeiras em rotação, conhecida por nebulosa solar.
Contracção da nebulosa
Passou a rodar mais rapidamente
Zona central tornou-se muito quente e começou a formar-se o
Sol.
Formação de planetóides que continuaram a crescer dando
origem aos planetas telúricos.
Os restos dos planetóides poderão ter dado origem aos
cometas e aos asteróides.
Formação do sistema Solar
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As estrelas: nascimento, vida e morte
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
O que é uma estrela
Estrela - Corpo celeste que possui luz própria, sendo, por isso, um corpo luminoso.
A luz das estrelas é produzida por transformações que ocorrem no seu interior. Estas
transformações fazem com que as estrelas se vão modificando durante a sua longa vida de
milhões de anos.
São imensas massas de gás que se encontram a elevadíssimas temperaturas, libertando
grandes quantidades de energia por radiação
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
O que é uma estrela
Nas galáxias além de estrelas, há enormes quantidades de gases e poeiras que parecem
nuvens, umas escuras – nebulosas difusas, outras brilhantes – nebulosas planetárias.
O gás existente nestas nuvens é o hidrogénio;
É das nebulosas difusas que nascem as estrelas.
NASCIMENTO DAS ESTRELAS
O nascimento de uma estela ocorre quando há uma contracção de
hidrogénio gasoso e das poeiras existentes na nebulosa, aquecendo.
No núcleo dá-se início a reacções nucleares que libertam muita energia.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
VIDA DAS ESTRELAS
Durante a sua existência as estrelas sofrem reacções nucleares no seu
interior, fabricam a sua própria energia:
O hidrogénio é transformado em hélio, libertando-se muita energia:
HIDROGÉNIO HÉLIO + ENERGIA
A energia produzida no núcleo das estrelas até à superfície e é irradiada para o espaço
como luz e calor, por isso é que as estrelas brilham.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
O brilho das estrelas depende do seu tamanho!
QUANTO MAIOR A ESTRELA MAIS QUENTE E MAIS BRILHANTE SERÁ!
Estrelas maiores que o Sol Estrelas do tamanho do
Sol
Estrelas menores que o
Sol
• Temperatura muito superior a
10 000ºC;
• Brilho branco-azul;
• Maior temperatura;
• Tempo de vida: apenas
milhões de anos.
• Temperatura inferior a 5
000ºC;
• Brilho amarelo;
• Temperatura média;
• Tempo de vida: cerca de
dez mil milhões de anos.
• Temperatura à superfície
inferior a 5 000ºC;
• Brilho laranja ou
avermelhado;
• Maior tempo de vida.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
VIDA DAS ESTRELAS
Maior Brilho
Maior Temperatura
Maior Tamanho
Estrela
Menor tempo de vida
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
MORTE DAS ESTRELAS
Quando se esgota o seu combustível - gás hidrogénio - deixam de se dar
no interior das estrelas, no núcleo, as reacções nucleares responsáveis
pela produção de calor e luz, pelo que a estrela morre.
ESTRELAS DO TAMANHO
DO SOL
ESTRELA DE GRANDES
DIMENSÕES
ESTRELA DE MENORES
DIMENSÕES
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
MORTE DAS ESTRELAS
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
MORTE DAS ESTRELAS
ESTRELA DO TAMANHO DO SOL
Começa-se a esgotar o seu combustível, o núcleo
central e as camadas exteriores expandem-se…
Dá-se uma contracção formando-se uma pequena
estrela que ao fim de um certo tempo acaba por perder
totalmente o seu brilho…
Gigante vermelha
Anã branca
ESTRELA MENORES QUE O SOL
Se a massa da estrela for cerca de cinco centésimos da massa
do Sol, a estrela passa por uma fase de anã castanha
tornando-se, posteriormente, uma anã negra.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
MORTE DAS ESTRELAS
ESTRELA DE GRANDES DIMENSÕES
Começa-se a esgotar o seu combustível, o núcleo
central contrai-se e as camadas exteriores
expandem-se…
Ocorrem explosões muito violentas e as
camadas exteriores espalham-se no espaço. As
estrelas em explosão tornam-se muito
brilhantes…
Super - Gigante
Supernovas
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
MORTE DAS ESTRELAS
Espontaneamente, o núcleo das supernovas pode
sobreviver como:
Uma estrela de neutrões
ou pulsar, se a estrela que
a originou era de 2 a 8
vezes maior do que o Sol.
Um buraco negro, se a
estrela que a originou era
mais do que 8 vezes maior do
que o Sol.
Estrela de
neutrões
Buraco
negro
Supernovas
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
MORTE DAS ESTRELAS
Buraco negro
• Corpo celeste muito denso, formado por muita matéria
concentrada num volume muito pequeno;
• Surge da morte de uma estrela de grandes dimensões;
• Quanto maior é a estrela que lhe dá origem, maior é o buraco
negro que forma.
• Atrai tudo o que está próximo, por isso a região à sua volta é
um sugadouro de matéria e até da luz.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
A vida das estrelas
Nebulosa cabeça de cavalo.
Localização de astros na Esfera Celeste
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
O que é uma constelação?
Uma constelação é um conjunto/grupo de estrelas, na mesma região do céu, que parecem não
mudar de posição umas em relação às outras e que, quando unidas por traços imaginários parecem
formar desenhos ou figuras imaginárias no céu.
As estrelas de uma constelação podem estar em zonas muito
distantes do espaço e apresentar movimento umas em relação às
outras movimento detectável apenas ao final de milhões de anos.
As constelações têm alguns nomes relacionados com crenças e
mitos antigos, e algumas foram batizadas pelos antigos
navegadores durante a época dos descobrimentos.
Constelações e orientação noturna
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
O que é uma constelação?
Existem muitas constelações e enquanto algumas se mantêm visíveis ao longo do ano, umas vão
desaparecendo e outras aparecendo na esfera celeste.
A representação das constelações pode ser encontrada em mapas celestes, que são diferentes de
mês para mês e de hemisfério para hemisfério.
Esfera celeste
esfera imaginária
onde é projectada a
luz das estrelas (roda
cerca de 15º /h)
Mapa celeste
São uma ferramenta
que nos permite
prever que
constelações
podemos observar ao
longo de um ano.
Constelações e orientação noturna
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Que constelações são mais conhecidas no hemisfério Norte?
Ursa maior
Ursa menor
Cefeu
Touro
Constelações e orientação noturna
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Constelações e orientação noturna
Como localizar no céu nocturno a Estrela Polar?
Podemos localizar uma estrela utilizando como referência
uma constelação.
Para localizarmos a Estrela Polar (Polaris) tomamos como
referência a constelação URSA MAIOR
• É a constelação mais fácil de encontrar;
• É de grande importância para os habitantes do hemisfério norte;
• É a partir desta constelação que podemos localizar a constelação
URSA MENOR, na cauda da qual está a Estrela Polar;
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Como localizar no céu nocturno a Estrela Polar?
Possibilita a orientação nocturna no
hemisfério norte;
Só é vista pelos habitantes do
hemisfério norte;
Não é muito brilhante;
Encontra-se junto ao pólo norte
celeste;
Parece estar sempre na mesma
posição.
ESTRELA POLAR
(Polaris)
Constelações e orientação noturna
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Como localizar no céu nocturno a Estrela Polar?
Constelações e orientação noturna
• Traçar uma recta imaginária entre as duas
Guardas da Ursa Maior;
• Prolongar cinco vezes a distância existente
entre as Guardas
Quando olhamos para esta estrela temos à nossa…
• … frente o ponto cardeal Norte (N);
• … retaguarda o ponto cardeal Sul (S);
• … direita o ponto cardeal Este (E);
• … esquerda o ponto cardeal Oeste (O).
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Resposta:
No hemisfério sul é mais difícil localizar uma estrela que sirva de orientação nocturna,
pois não existe uma estrela equivalente à Estrela Polar.
Durante a noite, observam-se várias constelações, como é o caso da constelação
Cruzeiro do Sul ou Crux, que tem a forma de cruz e cujo braço maior aponta para o
pólo sul celeste.
Questão:
E no hemisfério sul, qual é a estrela que serve de orientação nocturna?
Que constelação serve de referência?
Constelações e orientação noturna
Como localizar no céu nocturno a Estrela Polar?
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Constelações e orientação noturna
Resposta: (continuação) • desenhas, mentalmente, uma linha que una as duas estrelas do braço maior da
cruz.
•Prolongas a distância que une as duas estrelas cerca de quatro vezes e meia.
•O ponto cardeal sul está na direcção do pólo sul celeste encontrado no céu.
Quando olhamos para esta constelação temos à
nossa…
• … frente o ponto cardeal Sul (S);
• … retaguarda o ponto cardeal Norte (N);
• … esquerda o ponto cardeal Este (E);
• … direita o ponto cardeal Oeste (O):
Como localizar no céu nocturno a Estrela Polar?
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Constelações e orientação noturna
Limitações deste método de orientação:
• É pouco rigoroso;
• requer que o tempo não esteja nublado;
•Em espaços como as cidades, a observação é dificultada pelos prédios e pela
poluição luminosa.
Para ultrapassar as dificuldades de orientação,
sempre que se viaje para locais desconhecidos, é
importante levar uma bússola e um mapa da
região, ou utilizar o GPS (Sistema de
Posicionamento Global), método bastante mais
eficaz recentemente desenvolvido.
Como localizar no céu nocturno a Estrela Polar?
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Movimento aparente das estrelas
O que se move? As estrelas ou os Planetas?
Se observarmos o céu e as estrelas todas as
noites durante um mês, vamo-nos
apercebendo de que , as estrelas que se
vêem, mudam de posição desde o início até
ao final da noite.
Movimento aparente das estrelas,
porque na realidade é o planeta que
está em movimento, e não as
estrelas.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Movimento aparente das estrelas
Em que sentido roda a Terra?
A Terra gira no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, isto é, no
sentido direto, de Oeste para Este.
Cada objeto celeste, no seu movimento diurno, vai ocupando posições
diferentes no espaço.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Movimento aparente das estrelas
Orientação Diurna
No hemisfério norte, ao meio dia, o Sol atinge
a sua altura máxima, encontrando-se sempre
sobre o ponto cardeal sul.
A nossa sombra indica o polo
norte ao meio dia solar.
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Coordenadas Celestes
Nem todos os astros são tão fáceis de encontrar no
céu como a Estrela Polar. Por isso, os astrónomos
definiram um modo de localizar qualquer astro no
céu: as Coordenadas Celestes.
As Coordenadas Celestes são duas: a altura e o
azimute.
Vistas da Terra, as estrelas parecem agrupar-se formando constelações. Os nomes das
constelações, em muitos casos, derivam de lendas antigas.
A Estrela Polar pertence à constelação Ursa Menor e indica o ponto cardeal Norte (no hemisfério
Norte).
A partir do Cruzeiro do Sul é possível localizar a estrela Sigma Octantis, que indica o ponto
cardeal SUL (no hemisfério Sul).
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Coordenadas Celestes
Altura (h) Azimute (A)
É a distância angular (varia entre
0º e 90º) entre a linha do
horizonte e o astro, que nos
indica a posição do astro acima
da linha do horizonte.
É a distância angular (varia entre
0º e 360º), entre o
prolongamento de um astro no
horizonte e o ponto cardeal SUL,
no sentido dos ponteiros do
relógio.
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Ano letivo 2011/2012 | Docente: Marília Silva Soares 11
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Coordenadas Celestes
Exemplo 1:
Considera as seguintes estrelas e responde:
a) Qual das estrelas se vê quando estamos virados para Norte?
b) Qual é a estrela mais próxima do horizonte?
c) Qual das estrelas se consegue ver quando estamos virados para
Sul?
Estrela Altura Azimute
A 30º 90º
B 40º 180º
C 50º 0º
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• Unidade 1 – O UNIVERSO
Coordenadas Celestes
Exercício
Completa:
Um astro pode ser localizado no céu a partir das suas __________.
A __________ indica a posição que o astro ocupa acima do __________, e pode
variar entre 0º e 90º.
O __________ indica a posição do astro relativamente ao ponto cardeal
_________, e pode variar entre 0º e 360º.