Projeto Astronomia para Amadores Mirins: Ciências além dos Muros da Escola

## PROJETO ASTRONOMIA PARA AMADORES MIRINS: CIÊNCIA ALÉM DOS MUROS DA ESCOLA

Arnaldo da Silva Machado e Débora Coimbra Departamento de Física - Universidade Federal do Amazonas 69077-000 - Manaus - AM débora@ufam.edu.br

## Resumo

O Projeto Astronomia para Amadores Mirins surgiu na tentativa de responder aos questionamentos realizados por alunos de quinta série do Ensino Fundamental de uma escola de Manaus, que gostariam de saber 'o que existe por trás das nuvens'. Iniciamos um trabalho de levantamento bibliográfico a fim de identificar a importância da Astronomia na elaboração de calendários, agricultura, etc. Abordamos os modelos geocêntrico e heliocêntrico e sua contribuição histórica e crítica para a compreensão atual do Universo. Os alunos, dispostos em três grupos, realizaram um debate, sendo que cada grupo defendeu um dos modelos e o terceiro funcionou como um júri, cujo papel era argüir durante a explanação dos pares e decidir qual dos modelos era o mais acertado, tendo por base a argumentação apresentada. Após o debate, os estudantes puderam realizar observações das luas de Júpiter com o auxílio de um telescópio, no campo de futebol da Universidade Federal do Amazonas, redescobrindo, assim, os argumentos que foram decisivos para que Galileu se tornasse um defensor do heliocentrismo.

## Introdução

Os antigos observavam a existência de estrelas fixas e estrelas viajantes que caminhavam de modo errante, tempos para frente e tempos para trás. Por que este fenômeno a contecia? Porque a forma da Lua era variável? Porque o Sol permanecia mais tempo no céu no verão e menos tempo no inverno (em algumas regiões desaparecendo por meses)? As respostas a essas perguntas que nos levaram à compreensão do Universo. A grande pista para essa compreensão foi a regularidade dos fenômenos observados: os dias e as noites, as fases da Lua, a movimentação das estrelas errantes (planetas), viajando através das outras estrelas fixas. Os observadores concluíram que os corpos celestes se organizam de alguma forma.

Na quinta série do Ensino Fundamental os estudantes são colocados em contato com os modelos de universo. Este assunto é abordado nas disciplinas de História e Ciências. Tendo isto em vista, implementamos um projeto interdisciplinar envolvendo as duas disciplinas. A metodologia adotada, inspirada em um trabalho de Terrazan (1996), preconizou três momentos pedagógicos: problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento. Para tanto, aulas dialogadas foram f ormuladas e os estudantes foram orientados a pesquisarem argumentos que sustentassem os dois grandes modelos historicamente construídos: o modelo geocêntrico, tendo por defensor de destaque Ptolomeu e o modelo heliocêntrico de Copérnico. Os alunos, dispostos em três grupos, realizaram um debate, sendo que cada grupo defendeu um dos modelos e o terceiro funcionou como um júri, cujo papel era argüir durante a explanação dos pares e decidir qual dos modelos era o mais acertado, tendo por base a argumentação apresentada. Esta atividade foi registrada em vídeo. O terceiro momento pedagógico (aplicação do conhecimento) constituiu-se de uma agradável noite de observação do céu, durante a qual foram observadas as luas de Júpiter, a Lua e outros planetas visíveis naquela data.

Estas atividades demonstraram que aulas práticas em ambientes diferenciados podem causar maior interesse nos alunos, dado o envolvimento dos mesmos em atividades de pesquisa e, mesmo na vivência dos fenômenos estudados em sala de aula.

## O modelo Geocêntrico

No início da era cristã, Cláudio Ptolomeu aperfeiçoou o modelo geocêntrico proposto por pensadores pré-socráticos, segundo o qual a Terra ocuparia o centro do universo e o Sol, assim como todos os planetas e a Lua, girariam em torno dela ( naquela época eram conhecidos Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno). As órbitas do Sol e da Lua representavam círculos perfeitos, enquanto os planetas descreviam uma órbita mais complexa, apresentando pequenos círculos chamados e piciclos, cujo centro se moveria num circulo maior em

torno da Terra. Fechando o conjunto, haveria uma grande esfera, na qual as estrelas fixas estariam incrustadas. A Figura 1 representa esquematicamente o modelo de Ptolomeu.

Figura 1: Modelo geocêntrico: Terra, Lua, Mercúrio, Vênus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno e as estrelas fixas, nesta ordem.

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Os pequenos círculos (epiciclos) que os planetas descreveriam em torno de círculo maior (deferente), explicariam a ida e vinda dos planetas em determinadas épocas do ano. Existem algumas evidências que podem comprovar o conhecimento a olho nu dos planetas mencionados, por exemplo, no livro sagrado, a Bíblia, está escrito em José 10:13 'e o Sol se deteve e a Lua parou... o Sol pois se deteve no meio do céu', ou seja, José orou e o Sol parou. Pela lógica, só poderia parar algo que estivesse em movimento, se o Sol parou é porque estaria se movendo em relação à Terra, a qual se encontra parada. Uma outra evidência considerada seria o fato de o próprio Sol nascer a leste, caminhar em trajetória circular até ficar a pino e depois se por a oeste. Ptolomeu propôs, ainda, um outro exemplo que comprovaria o repouso da Terra: se soltarmos uma pedra do alto de um edifício ela cai no pé do edifício, diferentemente do que seria esperado, segundo ele, pois, se a Terra se movesse, o edifício se afastaria com ela e a pedra cairia longe dele, conforme ilustrado na Figura 2.

Figura 2 - Argumento formulado por Ptolomeu, que justificaria o estado de repouso da Terra.

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Terra em repouso Terra em movimento

Mas o argumento mais forte do geocentrismo, após o século XIII, seria de natureza religiosa (e, portanto, política, já que a influência política do clero perdurou por séculos): Deus habitara o centro do Universo; Cristo, o filho do próprio Deus, habitou a Terra; o homem, feito à imagem e semelhança de Deus, habitaria o centro do Universo e, consequentemente, este centro seria a Terra (a morada do homem), tornando os demais astros, as estrelas por exemplo, apenas como enfeites, sendo imutáveis.

## O Modelo Heliocêntrico

O primeiro modelo pensado, por Aristarco de Samos, propunha que a Terra giraria em torno do Sol, em relação a um eixo central. Com essa suposição, ele explicou o ciclo das estações do ano e também a seqüência de dia e noite. Com argumentos de trigonometria, estimou a distância da Terra a Lua e o espaço que separa a Terra e o Sol. Na época do renascimento, a produção de vidro, q ue levaria à produção de lentes e às futuras montagens de óculos para leitura e do micro-telescópio, já ocorria com significativo domínio. Neste ambiente de transformação rápida, que Copérnico revisitou Aristarco e propôs sete axiomas principais para sustentar sua teoria:

- · Nem toda esfera celeste gira em torno de um único centro.
- · O centro da Terra não é o centro do Universo, mas apenas o da gravidade e órbita da Lua.
- · Todas as esferas giram em torno do Sol; conseqüentemente, o Sol é o centro do Universo.
- · A distância das estrelas fixas é tão imensa, em comparação à da Terra ao Sol, que esta é insignificante.
- · Os movimentos que aparecem no firmamento não provêem do firmamento e sim da Terra , que a cada dia gira em torno do seu próprio eixo.
- · 6-O que nos parece o movimento do Sol não é outro se não o movimento da Terra que, como os outros planetas, gira em torno dele.
- · 7-Os movimentos aparentemente retrógrados dos planetas devem-se apenas ao movimento da Terra que basta para explicar todos os movimentos irregulares no céu.

A obra de Copérnico atinge não apenas os dogmas científicos, mas também religiosos. Em 1600, Giordano Bruno havia defendido a doutrina de Copérnico,bem como as idéias de que o universo infinito e eterno, e o Sol e uma estrela como as outras. Foi queimado em Roma, por ordem da igreja, acusado de heresia, teve a boca pregada para 'não blasfemar'. Seu comentário final no julgamento foi: 'Espero vossa sentença com menos medo do que a promulgas. Chegará um tempo em que todos verão o que eu vejo'. Antes de sua morte, a solução do enigma da órbita de Marte, enunciado nos apontamentos precisos de Tycho Brahe começou a ser encontrada. Havia um problema na descrição do caminho teórico dos planetas ( com base n o circulo perfeito) estabelecida por Aristóteles, a qual não combinava com as observações. Após anos de árduo trabalho, Johannes Kepler, discípulo de Brahe, conseguiu mostra que, corrigindo a teoria de Copérnico no sentido de dar ao Sol a posição central, a órbita elíptica se mostrou em melhor de acordo com a experiência. Kepler pode formular suas três leis do movimento planetário:

- 1. As órbitas dos planetas são elípticas e o Sol se localiza num dos focos;
- 2. O raio imaginário que liga o Sol a qualquer planeta varre áreas iguais em tempos iguais.
- 3. O quadrado do período de revolução ( T 2 ) de cada planeta em torno do Sol e proporcional ao cubo da distancia do semi-eixo maior desse planeta ao Sol.

No ano de 1609, data especial para astronomia não só pela publicação da astronomia nova, mas também porque pela primeira vez, um homem aponta uma luneta para o céu. Seu nome é Galileu Galilei, contemporâneo de Kepler. Ele observou que o céu também é mutável. Em Janeiro de 1610, quando Galileu apontou a l uneta para o céu, observou o corpo esbranquiçado da Via-Láctea, a galáxia que contém o nosso sistema solar, revelando um amontoado de estrelas nunca antes observado pelo olho humano. Por volta de sete horas da manhã, em fevereiro de 1610, observou três pálidas estrelas em volta do corpo de Júpiter. Na noite seguinte, descobriu, espantado, que mudaram de posição. Compreendeu, então, que não são estrelas fixas como Aristóteles havia ensinado. No dia seguinte o céu estava nublado, mas em 10 de fevereiro só enxergavam-se duas estrelas. No dia seguinte, elas eram quatros, como mostra a Figura 3.

Figura 3 - Representação esquemática das observações de Galileu acerca das luas de Júpiter.

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Ao final de dois meses, ele registraria: 'A experiência sensível mostra, agora, que quatros estrelas errantes giram em torno de Júpiter, como a Lua em torno da T erra, e todas junto com Júpiter e num período de 12 anos em torno do Sol numa grande revolução'. De Júpiter, Galileu passou para Saturno e Vênus, constatando que os planetas recebem luz do Sol, não tê m luz própria. Ao observar Vênus com seu telescópio, Galileu fez outra importante descoberta: observou que Vênus apresenta fases, como a Lua. As suas observações também contradizem o modelo de Ptolomeu, segundo o qual a órbita de Vênus deveria ser um epiciclo inteiramente contido entre o Sol e a Terra, que levaria Vênus a aparecer sempre da mesma forma, como um crescente iluminado (sem fases).

## Metodologia

Segundo Terrazan (1996), a concepção freireana de educação sustenta que o processo de ensinoaprendizagem deve se iniciar com diálogos acerca da cultura primeira, de modo q ue a problematização inicial,

primeiro momento pedagógico proposto por este autor, constitui uma investigação temática neste processo dialógico. No presente trabalho, os questionamentos iniciais correspondentes a este momento afloraram a curiosidade natural que os pré-adolescentes demonstram em relação aos corpos celestes e a necessidade da realização de levantamentos mais detalhados acerca do tema.

- O segundo momento pedagógico - organização do conhecimento - consiste de um estudo sistemático dos conhecimentos necessários à compreensão do tema principal, através da implementação de um embate entre o modelo científico atualmente aceito (o copernicano) e o modelo alternativo ptolomaíco. O estudo pormenorizado dos argumentos lógicos e matemáticos que sustentam cada um dos modelos, assim como um trabalho de Tsallis (1992), inspiraram à realização de um debate no qual um terço dos estudantes defenderiam o primeiro modelo, um terço o segundo e os demais 'julgariam' a melhor argumentação. Nesta atividade o professor atuou como um mediador (juiz).
- O terceiro momento pedagógico (aplicação do conhecimento), busca-se analisar a realidade problematizada inicialmente para a sua reinterpretação. Procurou-se aplicar os modelos estudados as questões formuladas pelos estudantes, sobre o movimento dos corpos celestes. A realização de uma agradável noite de observação do céu, durante a qual foram observadas as luas de Júpiter, a Lua e outros planetas visíveis naquela data, encerrou a execução do projeto proposto .

## Algumas Reflexões sobre o Desenvolvimento

Apesar dos fatores limitantes da prática realizada, obtivemos resultados favoráveis para a experiência educacional realizada. A maioria absoluta dos alunos declarou as aulas interessantes e úteis. Além do mais, oportunizou-se a compreensão da não-linearidade do processo evolutivo das modelagens intelectuais, evidenciando a existência de rupturas e superações na História, evidenciando o caráter não-dogmático dos modelos científicos.

Pudemos observar, ainda, a importância de ambientes diferenciados para aulas nas quais os estudantes são estimulados a sair da passividade das aulas expositivas. Acabamos obtendo resultados muito mais amplos do que os esperados inicialmente.

- A cidade de Manaus não possui um observatório astronômico, ca recendo também de espaços nãoformais e diferenciados para a educação em ciências exatas e divulgação científica. Esperamos que projetos como estes, dada a empolgação e comprometimento dos recursos humanos envolvidos, possa contribuir para a compreensão do mundo natural pelo leigo, assim como para a formação de um cidadão atuante e crítico.

## Bibliografia Consultada

GASPAR, A. Física, Vol. 1 - Mecânica . São Paulo: Ática, 2002.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica, Vol. 1 - Mecânica. São Paulo, Edgard Blücher, 2002. TERRAZAN, E. A. &amp; AULER, D. 'Repensando a Física no Ensino Médio' In: Formação de Professores: um Desafio , Goiânia, Editora da Universidade Católica de Goiás, 1996. TRAJANO DA COSTA, R. C. Introdução à História das Ciências Físicas , notas não-publicadas . TSALLIS, C. 'Física, por que faze-la?' Caderno Catarinense do Ensino de Física 9 , 67, (1992).