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

Lista de Materiais

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

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

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)


HOME Atividades e Planos de Aulas


Traduzido para o Português por: Marcelo C. Galati, pela M&H-Consulting