ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO: PASSADO E PRESENTE

## ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO: PASSADO E PRESENTE

## Luís Cicero B. Silva , Newton P. Nogueira , Eriverton S. Rodrigues 1 2 3

1 IF Sertão Pernambucano, Campus Salgueiro / Bolsista PIBID-CAPES / E-mail: bluiscicero@yahoo.com

2 IF Sertão Pernambucano, Campus Salgueiro / Coordenador PIBID-CAPES / E-mail: newtonpionório@yahoo.com.br

3 IF Sertão Pernambucano, Campus Salgueiro / Coordenador PIBID-CAPES / E-mail: eriverton.rodrigues@ifsertao-pe.edu.br

## Resumo

Este artigo trata de uma proposta de introduzir de maneira mais abrangente no ensino médio conceitos de astronomia relacionados a seu contexto histórico, a natureza científica da física e práticas observacionais do céu, sem o uso de aparelhos modernos, pois devido aos avanços tecnológicos o estudo da astronomia que antes era feito pela observação direta do céu a olho nu ou com lunetas, hoje é feito utilizando sofisticados telescópios modernos. Nesse contexto o estudo da astronomia é tão complexo a ponto de torna-se inacessível para os alunos do nível médio, pois muitas escolas não dispõem de equipamentos para estudos astronômicos. Segundo Dias (2008), falar de astronomia a nível médio é cada vez menos frequente; e muitos alunos terminam o ensino médio sem um conhecimento básico de temas relacionados a astronomia, que a princípio são obrigatórios segundo os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN). Portanto o ensino de astronomia no ensino médio contribui de forma significativa na compreensão da física enquanto ciência, como também desperta a curiosidade e admiração pelos conteúdos da história e filosofia da ciência, que a princípio são elementos auxiliadores na compreensão das teorias físicas.

Palavras-chave: Astronomia. Contexto Histórico. Experimentação.

## 1 Introdução

Qual pessoa não se sente fascinada ao olhar para ao céu, contemplar o brilho do sol em um dia ensolarado, ver as estrelas, uma lua cheia; ou até mesmo imaginar o que está além das estrelas? Segundo Costa (2013), a astronomia é uma das áreas da física que mais fascina as pessoas, que mais aparece em temas de pesquisa, popularização e divulgação científica, porém é uma das áreas da física menos abordada em salas de aula a nível médio, muito embora seja proposto nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) conceitos básicos de astronomia, tais como:

- a) Histórico da astronomia dos povos antigos: chinesa, babilônica e egípcia;
- b) Históricos mais recentes dos gregos até a astronomia newtoniana, com ênfase na oposição dos modelos heliocêntrico e geocêntrico;
- c) Sistema Sol -Terra: movimentos dos astros, eclipses, fases da Lua, estações do ano, fenômeno das marés, entre outros;
- d) Sistema solar: estudo dos astros que o compõem, avaliação do tamanho e distância dos planetas em relação ao sol;

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- e) Teoria das sombras: estudo do movimento aparente do sol, construção de um relógio solar (BRASIL, 1999).
- É nesse cenário que propomos neste trabalho a inserção de conceitos de astronomia nas aulas de física do ensino médio, pois devido a avanços tecnológicos, o estudo da astronomia vem tornando-se cada vez mais abrangente tanto no que diz respeito à compreensão do cosmo como a metodologia empregada para tal. Antes os povos antigos faziam uso da pura observação a olho nu ou com lunetas simples para desvendar os mistérios do mundo celeste (AFONSO, 2010). Já hoje dispomos de modernos telescópios acoplados a computadores com alta capacidade de processamento que nos fornecem imagens a tempo real de tudo aquilo que está sendo analisado (MILONE, 2003). Nesse contexto, o estudo da astronomia é tão complexo, que acabou se tornando inacessível para alunos do nível médio.

Partindo dessa realidade, a pergunta a se fazer é: A introdução e compreensão de conteúdos de astronomia no ensino médio sem o uso de aparelhos sofisticados é satisfatória?

- O restante desse trabalho trata de dar uma possível resposta para esta questão; propondo levar para as aulas de física do ensino médio conceitos básicos de astronomia, relacionando-os com seu contexto histórico, observações diretas do céu (sem qualquer aparelho sofisticado de observação), e também a natureza do ensino de ciências que praticamente não é abordada nas aulas.

## 2 Metodologia

## 2.1 Uma Abordagem Histórica

Como proposta de abordagem inicial, pode-se iniciar dando ênfase a história da ciência. A vista disso, a mesma pode fornecer subsídios para a compreensão da natureza da ciência e do seu desenvolvimento com o passar do tempo, pois existem certas 'histórias' contadas pelos professores de ciência que transmitem uma concepção errada sobre o que é ciência e como a mesma se desenvolve. Um exemplo disso, é a frase que normalmente é encontrada nos livros didáticos: 'Galileu inventou o telescópio em 1609, e observando com esse instrumento a lua e os planetas, provou que a terra gira em torno do sol' (MARTINS, 2010).

Há vários equívocos nessa frase, em primeiro lugar, Galileu não inventou o telescópio; e em segundo lugar ele não provou que é a terra que gira em torno do sol. Além disso, as afirmações contidas nesta frase trazem também a ideia errônea que os conhecimentos científicos são construídos de forma quase mágica por um único grande gênio, de forma isolada e perfeita sem cometer nenhum equívoco durante seu desenvolvimento.

Pode-se ainda, enfatizar por exemplo, a história de como o matemático grego Eratóstenes de Cirene (276-194 a.C), mediu o tamanho da terra; obtendo um resultado de notável precisão, dois mil anos atrás, sem computadores, sem satélites espaciais - usando tão somente o raciocínio, geometria e medições simples (HEWITT, 2011).

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## 2.2 Conhecendo como Aristarco mediu o tamanho da Lua

Relacionando ainda a astronomia com seu contexto histórico pode-se também mostrar aos alunos como Aristarco chegou a medida do tamanho da lua.

Aristarco comparou os tamanhos da lua e da terra assistindo a um eclipse da lua. A terra, como qualquer corpo iluminado pelo sol, projeta uma sombra. Um eclipse da lua é o evento no qual a lua passa por dentro dessa sombra. Aristarco estudou cuidadosamente este evento e descobriu que a largura da sombra da terra sobre a lua era 2,5 vezes maior do que o diâmetro lunar. Mas, devido ao enorme tamanho do sol, a sombra da terra se estreita, o que é evidenciado por um eclipse solar. (A figura 01 ilustra isso de forma exagerada).

Figura 01: Medida do diâmetro da Lua feita por Aristarco. Fonte: Hewitt (2011, p. 4).

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Durante o fenômeno, a terra intercepta a sombra da lua - mas apenas numa região muito pequena de sua superfície. A sombra da lua se estreita até quase se tornar um ponto sobre a superfície da terra, uma evidência de que o estreitamento da sombra da lua ao longo de sua distância até a terra é de um diâmetro lunar. Assim durante um eclipse lunar, a sombra da terra, cobrindo a mesma distância, deve também estreitar-se em um diâmetro lunar. Levando em conta o estreitamento do feixe de raios de luz do sol, o diâmetro da terra deveria ser (2,5 + 1) vezes maior do que o diâmetro da lua. Dessa maneira Aristarco mostrou que que o diâmetro da lua é 1/3,5 do da terra. O valor corretamente aceito para o diâmetro da lua é de 3.640 km, o que difere em menos de 5% do valor calculado por Aristarco (HEWITT, 2011).

## 2.3 Partindo para a Prática

Propomos agora mostrar aos alunos a possibilidade de compreender o mundo celeste sem fazer uso de instrumentos sofisticados, como um telescópio, por

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exemplo. Todavia antes mesmo de Newton e Galileu os indígenas já sabiam observar o céu para seu benefício próprio. A saber os Tupi-guarani já conheciam e utilizavam as fases da lua na pesca, no plantio, na caça e no corte da madeira (MARTINS, 2010).

Como início de atividade prática, os alunos podem observar o céu, analisando por exemplo a intensidade do brilho das estrelas e daí propor uma maneira de relacionar a isso a distância entre elas e a terra (levando ou não em consideração noções básicas do efeito doppler). Observar a existência de estrelas isoladas ou em grupo culminando com o reconhecimento das constelações; observar também as fases da lua e assim correlacioná-los com as marés. Enfim, inúmeros questionamentos podem ser levantados na dinâmica das realizações das atividades, questionamentos e observações propostas, tais como: As estrelas nascem? Há estrelas que não brilham? As estrelas observadas há 2000 anos são as mesmas observadas hoje? Como explicar o movimento aparente do sol sem conhecimentos astronômicos modernos?

## 2.4 Medindo a Distância Terra-Lua

Dando continuidade as atividades práticas, será proposta a situaçãoproblema da questão de como se mensurar a distância Terra-Lua.

Para tal, é necessário fixar uma pequena moeda no vidro de uma janela e olhar com um dos olhos de maneira que ela bloqueie exatamente a lua toda. Isto acontece quando nosso olho está a uma distância aproximadamente igual a 110 vezes o diâmetro da moeda. Nessa situação, a razão diâmetro da moeda / distância da moeda é cerca de 1/110. Por meio de um raciocínio geométrico, usando semelhança de triângulos, pode-se mostrar que esta é também a razão diâmetro da lua / distância da lua (figura 02). Logo, a distância da lua vale 110 vezes o diâmetro lunar. Os gregos sabiam disso. As medidas calculadas por Aristarco para o diâmetro lunar era tudo o que se precisava para encontrar a distância Terra-Lua, Assim os gregos descobriram tanto o tamanho da lua como sua distância em relação a terra. Dessa maneira faça o mesmo, conhecido o diâmetro lunar encontre a distância Terra-Lua (HEWITT, 2011).

Figura 02: Medida da distância Terra-Lua. Fonte: Hewitt (2011, p. 4).

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## 2.5 Medindo o tamanho do Sol

Será proposta também a situação-problema da questão de como se medir a distância Terra-Sol.

Uma vez que se conheça a distância até o sol, a razão 1/110 do diâmetro/distância possibilita uma medida do diâmetro do sol. Outra maneira de medir a razão 1/110, além do método da figura 02, é medir o diâmetro da imagem solar projetada através de um furo de alfinete.

Inicialmente faça um pequeno furo numa cartolina opaca e deixe a luz solar incidir sobre ela. A imagem arredondada projetada sobre uma superfície abaixo é de fato uma imagem do sol. Pode-se observar que o tamanho da imagem não dependerá do tamanho do furo, mas de quão afastado este está da imagem. É claro que, se o furo for grande, não se formará imagem alguma. Medições cuidadosas mostraram que a razão entre o tamanho da imagem e a distância dela até o furo é 1/110 - a mesma que a razão diâmetro do sol / distância Terra-Sol (figura 03) (HEWITT, 2011).

Medida do Diâmetro do Sol.

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Figura 03: Fonte: www.observatorio.ufmg.br.

## 2.6 Medindo a posição dos astros no céu

Será proposta ainda a situação-problema da questão de como se medir a posição dos astros nos quadrantes celestes.

- O astrolábio é um antigo instrumento utilizado pelos astrônomos para determinar posições dos astros no céu. Para construir um, precisa-se de um pedaço

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de papelão, cola, tesoura, fita adesiva, um canudo de plástico, linha e uma argola de metal ou um outro 'peso'. Antes de qualquer coisa imprima o desenho do Astrolábio que se encontra na figura 04.

Figura 04: Esquema do Astrolábio. Fonte: www.observatorio.ufmg.br.

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Cole o desenho do astrolábio sobre o papelão e recorte. Faça um orifício na posição indicada no desenho. Prenda o canudo na direção indicada. Use a linha e o 'peso' pendente do orifício para obter um marcador. A sequência de figuras abaixo ilustra o procedimento de construção do instrumento.

Figura 05: Esquema da montagem do astrolábio. Fonte: www.observatorio.ufmg.br.

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Para se familiarizar com o uso do astrolábio, meça altitudes (alturas angulares) de árvores e prédios. Mire através do canudo para o topo da árvore ou do prédio e peça alguém para fazer a leitura do valor do ângulo onde a linha cruza a escala. A figura abaixo ilustra o procedimento.

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Figura 06: Como usar o Astrolábio.

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Fonte: www.observatorio.ufmg.br.

Desta maneira é possível determinar altitudes da Lua, de planetas e estrelas. Para observações da altitude do Sol devemos sempre lembrar: NUNCA OLHE DIRETAMENTE PARA O SOL! RISCO DE LESÃO PERMANENTE NA RETINA! Para medir a altitude do sol em relação ao horizonte, mova o astrolábio em direção ao Sol até ver na palma da outra mão a sombra do canudo. Continue movendo suavemente até obter um círculo luminoso focalizado na palma da mão. Aí o astrolábio estará apontado diretamente para o Sol. Peça alguém para anotar a leitura na escala. Anote a data e a hora da observação. Uma vez por semana no mesmo horário meça a altitude do Sol com o astrolábio. Registre suas observações numa tabela não se esquecendo de anotar a data e a hora da observação. Analisando suas observações procure ver se há uma variação na altitude. A altitude está aumentando ou diminuindo? Estas variações são diferentes nas diferentes épocas do ano? (SANTOS, 2007).

## 3 Resultados e Discussão

A real inserção de conceitos de astronomia no ensino médio, proporcionará a alunos e professores perceberem a interdisciplinaridade existente entre a Física e outras áreas do conhecimento (Química, Biologia, História, Geografia). Uma amostra prática dessa interdisciplinaridade está ligada ao seu contexto histórico. Há quem diga que a astronomia é uma das primeiras ciências dominada pelo homem. E nesse contexto ela passou por inúmeras transformações, começando com os povos antigos que observavam o céu para seu benefício próprio (na pesca, caça e plantio), passando pelas ideias de Ptolomeu e Copérnico, acerca dos modelos geocêntrico e heliocêntrico, e chegando nos dias atuais, onde sabemos que existem bilhões de galáxias, cada uma contendo milhares de estrelas, e a terra não é mais do que um pequeno grão perdido na imensidão do espaço (IVANISSEVICH, 2010). Conhecemos também a existência dos buracos negros, nebulosas, explosões de raios gama, partículas energéticas provindas do espaço, estrelas que nascem, crescem e morrem (MILONE, 2003).

Com todos esses propósitos a introdução na prática do ensino de astronomia a nível médio, assim como a natureza científica do ensino de ciências, sob a ótica investigativa e na perspectiva da resolução de problemas, permite desenvolver habilidades e competências (investigação, observação, construção, levantamento de hipóteses, teste, linguagem escrita, ...), que são características encontradas nas ciências e essenciais em sua realização.

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Por outro lado, vale salientar que a curiosidade, a admiração, a imaginação, o próprio senso de iniciativa, de exploração e de descoberta são potencializadas em tais atividades.

## 4 Conclusão

Tentamos propor aqui uma abordagem empírica, na qual os alunos possam observar o céu sem utilizar qualquer instrumento moderno, e desta observação compreender um pouco do mundo celeste, que em princípio lhes parece tão distante de suas realidades. Como também, nosso objetivo é fazer com que os alunos tenham uma melhor compreensão das relações entre ciência e história, pois a história da ciência procura conhecer e compreender as transformações pelas quais a física passa ao longo do tempo, com seus avanços e retrocessos. E nesse aspecto, o contexto histórico da astronomia é rico e repleto de informações que podem contribuir significativamente na compreensão da natureza da física enquanto ciência.

## Referências

AFONSO, G. B. Astronomia indígena. Revista de História da Biblioteca Nacional (Especial História da Ciência), Rio de Janeiro, n. 1, p. 32-35, out. 2010.

BRASIL. Ministério da Educação, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais : ensino médio. Brasília: Ministério da Educação. Secretaria da Educação Média e Tecnológica, Ministério da Educação, 1999. 364p.

COSTA, V. R. Laboratório natural para o ensino de ciências. Revista Ciência online . Rio de Janeiro, 2013. Disponível em: http://www.cienciaonline.org. Acesso em: 20 jul. 2014.

DIAS, C. A. C. M.; RITA, J. R. S. Inserção da Astronomia como disciplina curricular no ensino médio . Revista Latino-Americana de Educação em AstronomiaRELEA , n. 6, p. 55-65, 2008. Disponível em:&lt;http://www.relea.ufscar.br/&gt;. Acesso em: 23 de jul. 2014.

HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11 ed. Porto Alegre: Bookman, 2011.

IVANISSEVICH, A.; WUENSCHE, A. C.; ROCHA, J. F. V. Astronomia Hoje . Rio de Janeiro: Instituto Ciência Hoje, 2010.

MARTINS, R. A. O mito de Galileu desconstruído. Revista História da Biblioteca Nacional (Especial História da Ciência), Rio de Janeiro, n. 1, p. 32-35, out. 2010.

MILONE, A. C. et.al. Astronomia no dia-a-dia. In: \_\_\_\_\_\_\_\_\_. Introdução à Astronomia e Astrofísica . São José dos Campos, SP: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INEP), 2003. p.1-56.

SANTOS, T. J. Algumas Primeiras Perguntas Em Astronomia . UFMGObservatório Astronômico Frei Rosário. Caeté-MG, 2007. Disponível em: &lt;http://www.observatorio.ufmg.br/pas76.htm&gt;. Acesso em: 17 jul. 2014.

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