A Lua e Io - Um Estudo Comparativo
por Pam Eastlick (pameastl@uog.edu), Coordenador do Planetário,
Universidade de Guam
American Astronomical Society Teacher Resource Agent
Questão chave
Como estas duas luas diferem e como elas se parecem?
Possíveis Preconceitos
Estudantes podem estar familiarizados com IO, e irão perceber que
Io e a Lua são
muito diferentes. Estudantes, entretanto, podem não perceber que Io
e Lua são surpreendentemente similares.
Conceitos chave
Io e a Lua são mundos muito parecidos em certos aspectos;
entretanto, tensões gravitacionais fizeram com que fossem
diferentes em outros modos.
Método
Estudantes serão apresentados aos fatos sobre Io e Lua. Eles irão
comparar e diferenciar os dois mundos. Eles irão construir modelos
em papel, em escala, de Io,
Lua, Terra e
Júpiter, e usar estes modelos para
explicar as diferenças entre as duas luas.
Procedimento
Preparação
Reuna os materiais e pratique fazendo círculos com barbante e um
lápis. Por extensão, tenha uma fonte de dados sobre satélites
planetários disponível para os estudantes.
Informação Geral
- Graus alvos: do elementar superior até o ginásio (4-12)
- Participantes: Toda a classe (como uma demonstração), individual
e grupos de três a quatro.
- Duração da Atividade: 30-45 minutos
- Onde: Dentro da sala
- Quando: A qualquer tempo
- Método: Discussão, modelamento e descoberta guiada pelo professor,
- Foco: Gravidade, velocidade orbital,
- Habilidades: Questionamento, interpretação de dados, comparação e
diferenciação, uso de lógica, inferência e previsão.
Lista de Materiais
- Por estudante:
- Relatórios de Fatos sobre Io e Lua para distribuir
- Por Grupo:
- Diagrama sem legendas das fases da lua, de um livro texto
ou outra fonte (um 'slide' ou projeção de tal diagrama seria ideal)
- Papel grande, de pelo menos 40 centímetros de largura
(ou folhas menores coladas ou atadas juntas)
- Corda e lápis ou canetas
- Régua métrica
Efetuando a Atividade
Mostre aos estudantes a imagem do diagrama das fases da lua e
pergunte a eles o que representa. Eles irão provavelmente responder
que ela mostra as fases da lua. Então peça para eles identificarem
a figura central. Eles provavelmente responderão que é a Terra.
Diga-lhes que não é a Terra e a Lua, e peça para tentarem novamente.
Dependendo da idade do grupo, eles podem achar que é outro planeta
e uma de suas luas. Explique aos estudantes que a imagem não está
em escala, mas que ela representa Júpiter e uma de suas luas.
Induza-os a generalizar que todas as luas aparentam passar por fases
qual vista de início.
Diga-lhes que a lua na imagem é Io. Explique aos estudantes que Io
e a Lua são mundos similares. Distribua o relatório sobre fatos de Io e
a Lua, e faça com que os estudantes o leiam. Conduza uma discução sobre
comparação e diferenciação das similaridades das duas luas. Os
estudantes devem descobrir que Io e a Lua são muito similares, mas
diferem em dois modos principais. Primeiro, Io é um mundo ativo,
enquanto que a Lua está morta. Segundo, Io viaja 17 vezes mais rápido
que a Lua.
Faça os estudantes dividirem-se em grupos de três ou quatro e construirem
modelos em escala do sistema Terra/Lua, e do sistema Júpiter/Io, usando
os dados do relatório de fatos. Uma escala de 1 centímetro para os
diâmetros de Io e da Lua funciona bem. Nesta escala, a Terra tem
grosseiramente 4 centímetros de diâmetro e Júpiter tem 40 centímetros
de diâmetro. Os círculos para cada corpo podem ser feitos usando
um compasso comum para os mundos menores, e um compasso de corda para
Júpiter. Faça com que os estudantes coloquem a Lua e Io nas distâncias
apropriadas da Terra e Júpiter. Usando uma escala (mencionada acima),
a Lua deve ser colocada a cerca de 110 centímetros do centro da Terra,
e Io deve ser colocado a 120 centímetros do centro de Júpiter.
Após os estudantes terem construido seus modelos, diga-lhes que eles
devem responder a duas perguntas. Por que Io viaja tão rápido?
Por que Io é vulcanicamente ativo?
Encerramento
Faça os estudantes responderem as questões e discuta genericamente os
efeitos da gravidade na velocidade orbital e na
força das marés.
Retrospecto
A maioria das pessoas tem conhecimento do axioma geral, "Quanto mais
perto você está de um grande corpo, mais rápido você vai." Entretanto,
muitas pessoas não compreendem que a massa do corpo principal também
faz a diferença em termos de velocidade orbital. Esta atividade fornece
uma demonstração gráfica deste fato. Io e a Lua são corpos orbitando
seus principais a distâncias essencialmente similares, mas a enorme
massa de Júpiter faz Io orbitar 17 vezes mais rápido que a Lua. As
enormes marés gravitacionais em Io tem feito dele um mundo ativo
geologicamente, em grande contraste com a morta Lua.
(Esta atividade foi desenvolvida durante o treinamento AASTRA de
1994, em Flagstaff, Arizona)
Relatório de Fatos sobre Io
- Planeta Principal: Júpiter
- Tamanho (Diâmetro): 3.630 km (Quão grande ele é)
- Massa: 8,94 X 1022 kg (Quão pesado ele é)
- Distância Orbital: 421.600 km (Quão distante está de Júpiter)
- Período Orbital: 42 horas (Quanto tempo ele leva para fazer uma órbita)
- Período de Rotação: 42 horas (Quanto tempo leva para girar uma vez por seu eixo)
- Velocidade Orbital: 17,33 km/s (Quão rápido ele viaja)
- Atmosfera: Nenhuma
No ano de 1610, Galileo tornou-se a primeira pessoa, pelo que se sabe,
a observar Júpiter através de um telescópio. Galileo viu quatro
pequenos pontos parecidos com estrelas, próximos ao planeta, que
mudavam de posição de uma noite para outra. A lua Io foi um destes
pontos. Por que Júpiter está tão distante do sol, é difícil dizer
alguma coisa sobre suas luas, da Terra. Antes de espaçonaves
automáticas (robôs radiocontrolados) serem enviadas para explorar
o sistema solar, quase tudo que se sabia sobre Io era seu tamanho,
velocidade orbital, e que tinha aparência laranja-pálido.
Durante os anos 70, as espaçonaves Voyager
foram enviadas para os planetas exteriores para tomar fotos e coletar
dados científicos. Cientistas ficaram primeiramente intrigados com
as fotos de Io tomadas pelas duas espaçonaves Voyager. Não havia
crateras de impacto, e quase lembrava uma pizza gigante! Logo eles
descobriram por quê. Io tem pelo menos 200 vulcões em sua superfície,
e as Voyagers observaram nove deles em erupção! As brilhantes cores
vermelha, laranja e amarelo são cores de compostos de enxofre. Se
uma atmosfera respiravel existisse em Io, ela cheiraria como ovos
podres!
A atração gravitacional de Júpiter, e das luas visinhas,
Europa e
Ganimedes, causam elevação de
marés de 100 metros de altura na superfície sólida de Io. O
atrito deste puxa-empura faz com que o interior de Io seja aquecido
o suficiente para liquefazer as rochas.
Relatório de Fatos sobre a Lua
- Planeta Principal: Terra
- Tamanho (Diâmetro): 3.475 km (Quão grande ele é)
- Massa: 7,349 x 1022 kg (Quão pesado ele é)
- Distância Orbital: 384.400 km (Quão distante está da Terra)
- Período Orbital: 28 dias (Quanto tempo ele leva para fazer uma órbita)
- Período de Rotação: 28 dias (Quanto tempo leva para girar uma vez por seu eixo)
- Velocidade Orbital: 1,02 km/s (Quão rápido ele viaja)
- Atmosfera: Nenhuma
A Lua é o único satélite natural da Terra e é um dos objetos
mais escuros do sistema solar. Suas rochas são a maioria em
cinza escuro e refletem menos de 15% da luz solar incidente. Se
a Lua refletisse tanto quanto a Terra, a noite seria muito mais
brilhante, quando a lua estivesse no céu.
Humanos visitaram a Lua, pela primeira vez, na
1969 e acharam-na um mundo estéril.
A Lua tem muitas crateras, algumas das quais tem bilhões de anos.
A sonda espacial Clementine recentemente tomou fotos da maior
cratera de impacto conhecida do sistema solar, conhecida como a
Cratera Aitken, que está localizada
no lado da Lua que está permanentemente afastado da Terra. Ela tem
2.250 quilômetros de diâmetro e 12 quilômetros de profundidade.
Processos tal qual vulcões e outros movimentos de terra que teriam
apagado as crateras estão extintos a bilhões de anos. Cientistas
descobriram que a Lua é completamente gelada e não tem um interior
quente como o da Terra.
A Lua sempre tem um dos lados de frente para a Terra, similar a Io e
Júpiter. Entretanto, ela não é perturbada pelas luas visinhas, como Io.
O centro de massa foi permanentemente deslocado em 2 km em direção a
Terra. A Lua está próxima o suficiente da Terra para que a Lua provoque
marés nos oceanos da Terra, com altura média de 1 a 1,5 metros.
Visões de Júpiter, Io, Terra e Lua
Júpiter, Io, Terra, e Lua
(GIF, 263K;
TIF, 2M)
Esta imagem mostra a escala relativa de Júpiter, Io, Terra, e
Lua. Júpiter é o maior planeta à esquerda; Terra é o da direita.
Io está na parte inferior direita de Júpiter e a Lua está na
parte inferior direita da Terra. A escala é de aproximadamente
191 quilômetros por pixel.
(Crédito: Calvin J. Hamilton, DOD)
Relacionamento Io/Lua
(GIF, 324K;
TIF, 2M)
Esta imagem mostra Io e a Lua em escala relativa. Io está à
esquerda, e a Lua está à direita. A escala é de aproximadamente
7,3 quilômetros por pixel.
(Crédito: Calvin J. Hamilton, DOD)
Atividades e Planos de Aulas
Traduzido para o Português por: Marcelo C. Galati,
pela M&H-Consulting