O OLHO E O CÉU
Transcrição
O OLHO E O CÉU
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE CIÊNCIAS NATURAIS E MATEMÁTICA ANTÔNIO ARAÚJO SOBRINHO O OLHO E O CÉU CONTEXTUALIZANDO O ENSINO DE ASTRONOMIA NO NÍVEL MÉDIO Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Ensino de Ciências Naturais e Matemática, área de Ensino de Física e Astronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Orientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Jafelice NATAL 2005 ANTÔNIO ARAÚJO SOBRINHO OLHO E O CÉU CONTEXTUALIZANDO O ENSINO DE ASTRONOMIA NO NÍVEL MÉDIO Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Ensino de Ciências Naturais e Matemática, área de Ensino de Física e Astronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Orientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Jafelice APROVADA EM: 15/08/2005 BANCA EXAMINADORA ____________________________________________ Prof. Dr. Luiz Carlos Jafelice UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE ____________________________________________ Prof. Dr. José Ronaldo Pereira da Silva UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE ____________________________________________ Prof. Dr. Ciclamio Leite Barreto UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE O aspecto mais triste da vida de hoje é que a ciência ganha em conhecimento mais rapidamente que a sociedade ganha em sabedoria . (Isaac Azimov) Dedico este trabalho a meus filhos Talita e George e a todos meus alunos e alunas de ontem e de hoje, que com suas indagações e inquietações sempre me estimularam na busca por um melhor desempenho do trabalho educativo. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 9 2 AS CIÊNCIAS E OS PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS 13 3 A ASTRONOMIA E OS TEXTOS DIDÁTICOS DE ENSINO MÉDIO 16 4 A ASTRONOMIA E A INTERDISCIPLINARIDADE 20 5 O OLHO E O CÉU 23 5.1 A observação do céu a olho nu 23 5.2. Uma noite sem luar longe dos centros urbanos 24 5.3. Uma noite de lua cheia 26 5.4 A observação do céu com equipamentos 26 5.5 O olho: o mais importante instrumento de observação da Astronomia 29 5.6 O trabalho observacional 31 5.7 A observação da Lua com instrumentos astronômicos 37 5.8 A observação dos planetas 35 5.9 A observação das estrelas 36 6 PARA ALÉM DA OBSERVAÇÃO ÓPTICA 39 7 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS 42 REFERÊNCIAS 45 APÊNDICES 50 ANEXOS 63 LISTA DE ILUSTRAÇÕES 1 Observação do céu a olho nu 25 2 Representação de um olho humano 29 3 Espectro eletromagnético 40 4 Representação de um olho normal 54 5 Representação de olho míope 54 6 Representação de um olho hipermétrope 54 7 Representação da obtenção da imagem de um objeto distante por uma luneta através da lente objetiva e sua visualização pela ocular. 8 57 Representação da obtenção da imagem de um objeto distante por um telescópio newtoniano através de um espelho esférico (objetiva) e sua visualização pela ocular. 9 58 Representação de um observador fazendo uso do telescópio de Cassegrain 58 10 Uso do telescópio newtoniano em aula de treinamento com docentes 59 11 A luneta de Galileu 64 12 O telescópio de Newton 64 13 O maior telescópio refrator do mundo 65 14 O maior telescópio Russo 66 15 O maior telescópio refletor do mundo 67 16 Telescópio Espacial Hubble 68 17 O maior telescópio brasileiro 69 18 O VLT 70 19 Cartaz explicativo sobre o eclipse solar de 11/08/1999 71 20 Observação da formação das imagens na lente convergente 75 21 Observação da formação das imagens na lente divergente 75 22 Simulação dos raios luminosos incidindo num espelho plano 76 23 Obtenção da imagem no espelho côncavo 76 TABELAS 1 Análise dos textos didáticos, volume único, referentes a Astronomia 19 2 Análise dos textos didáticos, coleção de três volumes, referentes a Astronomia 19 3 Alguns dos telescópios mais famosos da história 61 4 Atividades realizadas em Óptica Básica e História da Óptica no FIC 73 5 Atividades realizadas em Instrumentos Ópticos e Astronomia no FIC 73 6 Material utilizado em Óptica Básica e História da Óptica no FIC 74 7 Material utilizado em Instrumentos Ópticos em Astronomia no FIC 74 8. Principais dados do sistema solar 80 LISTA DE SIGLAS ANRA: Associação Norte-Rio-grandense de Astronomia CEFET-RN: Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio Grande do Norte COBE: Cosmic Background Explorer (Explorador da Radiação Cósmica de Fundo) DFTE: Departamento de Física Teórica e Experimental EUA: Estados Unidos da América FIC: Escola Estadual Professor Francisco Ivo Cavalcanti GREF: Grupo de Reelaboração do Ensino de Física MG: Minas Gerais NASA: National Aeronautic Space Administration: Agência de Administração Espacial dos Estados Unidos da América PCN: Parâmetros Curriculares Nacionais PPGECNM-UFRN: Programa de Pós-graduação em Ensino de Ciências Naturais e Matemática da Universidade Federal do Rio Grande do Norte RN: Rio Grande do Norte UERN: Universidade do Estado do Rio Grande do Norte UFRN: Universidade Federal do Rio Grande do Norte VLT: Very Large Telescope (sigla inglesa, cujas palavras significam: Telescópio Muito Grande) AGRADECIMENTOS Durante o curso de pós-graduação não foram poucas as pessoas que contribuíram, cada uma a seu modo, para que eu chegasse ao presente estágio. Gostaria, portanto, de usar este espaço para agradecer a quem me apoiou e ajudou a realizar este desejo. i Ao Professor Luiz Carlos Jafelice, pela firmeza e dedicação com que me conduziu em todo o desenvolvimento do trabalho durante o curso. i A Minha esposa Nanci Barbosa Ferreira Araújo, pelo constante apoio e incentivo, tão necessários, nos momentos difíceis. iA professora, Leonor de Araújo Bezerra Oliveira e ao professor Luis Ferdinando Patriota, pelas revisões de redação do texto em português e do Abstract em inglês, respectivamente. i Aos Professores Luis Seixas das Neves e Gilvan Luiz Borba, por terem tido ouvidos sempre abertos aos problemas enfrentados e palavras de apoio durante o desenrolar do curso. i Aos amigos Gustavo Fontoura de Souza e Milton Thiago Schivani Alves, pelo auxílio nos trabalhos de ilustração e organização do texto. i Aos colegas Antonio Moreira Barros e Tércio de Lima Silva, pela troca de idéias durante todo o curso de mestrado. i A colega de Mestrado: Geneci Cavalcante Moura de Medeiros pelas discussões e troca de idéias referentes à aplicação de nosso trabalho na Escola Estadual Professor Francisco Ivo Cavalcanti. i Aos professores e professoras que participaram das atividades durante o curso de treinamento na Escola Estadual Professor Francisco Ivo Cavalcanti, em especial, aos professores Edrobledo José da Silva (Edi) e José Marcos da Silva, pelas discussões posteriores relacionadas com a Astronomia, a prática docente e aprimoramento das idéias em suas aulas. i Aos amigos: Antônio Carlos Miranda e José Ronaldo Pereira da Silva, pela troca de idéias durante o desenvolvimento do trabalho de dissertação. i Aos amigos e colegas de mestrado: Albano Oliveira Nunes, Francisco de Assis Nobre e Francisco Valdomiro de Morais, pelo diálogo e trocas de idéias que estimularam a superação de momentos difíceis durante todo o curso. i A meus pais José e Francisca e a todos os irmãos, pelo carinho e incentivo sempre presente. RESUMO No presente trabalho estuda-se o comportamento dos instrumentos ópticos a partir do olho humano, considerado o mais importante dentre os instrumentos de observação visual. O trabalho se desenvolve a partir de uma análise dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM), de como os textos didáticos trabalham a óptica e a Astronomia e faz uma proposta didática para o ensino de óptica fundamentado nos equipamentos da astronomia. O propósito é que os experimentos aqui propostos possam ser aplicados no Ensino Médio, dentro da realidade educacional das escolas públicas ou privadas de nosso Estado e também do País. Tal proposta foi aplicada e discutida como parte de um projeto de treinamento mais amplo na Escola Estadual Professor Francisco Ivo Cavalcanti, em Natal, no ano de 2003. Na ocasião trabalhou-se com uma equipe interdisciplinar de professores do ensino médio, na qual foram aplicados dois módulos: Óptica básica e a História da Óptica, no primeiro momento e Instrumentos Ópticos em Astronomia, no segundo. Em outra oportunidade, com estudantes de segundo ano do nível médio, no Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio Grande do Norte, o trabalho realizado e os temas abordados foram semelhantes. Em ambos os casos, a contextualização e os fatos históricos, que propiciam um melhor conhecimento e compreensão de que o olho é o início e o fim de qualquer estudo relacionado com a visão, foram destacados. Para atingir os objetivos foram usados materiais de fácil manuseio e aquisição. Técnicas e procedimentos didáticos contextualizados com a realidade vivencial de estudantes e professores também se fizeram presentes. Os recursos e práticas implementados se mostraram relevantes na contribuição de uma efetiva realização de um ensino interdisciplinar e contextualizado de acordo com o que reza os PCNEM. Enfatiza-se a integração da teoria com a prática durante todo o desenvolvimento da proposta por considerar-se que tal procedimento tende a facilitar o processo de ensino-aprendizagem, bem como a fazer o estudante sentir a aplicação do conhecimento no dia-a-dia. Palavras-chave: Olho. Céu. Observação astronômica. Telescópio. ABSTRACT In the present work we analyze the behavior of optical instruments beginning with the human eye, the most important tool among the visual observation instruments. This work develops from an analysis of the Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio do Brasil (PCNEM) (Brazilian National Guidelines to High-School Teaching) on how didactic texts work optics and astronomy and it makes a didactical proposal on how to teach optics based on astronomy equipments. The purpose is that the experiments proposed here may be applied to the high school teaching, according to the educational reality of the public and private schools in our state and also in our country. Such a proposal was applied and discussed as part of an in-service training project at the Escola Estadual Professor Francisco Ivo Cavalcanti, in Natal. In that occasion we worked with an interdisciplinary team of high school teachers, in which we applied two modules; in the first one: Basic Optics and History of the Optics; and in the second one: Optical Instruments and Astronomy. In another opportunity, with second year high school students of the Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio Grande do Norte, we worked out similar approach and themes. In both cases the contextualization and the historical facts, which provide a better knowledge and understanding of the eye as the beginning and the end of any study related to vision, were pointed out. To reach our goal, we used easy-handled materials which were also easy to acquire. We further adopted techniques and didactic procedures contextualized with the daily reality of students and teachers. The resources and practices implemented were relevant to the contribution of an effective achievement of an interdisciplinary teaching and a contextualization according to which the PCNEM preaches. We emphasize the integration of theory and practice during all the development of this proposal, because we consider that such a procedure tends to facilitate the learning-teaching process, as well as it tends to make the student feels the application of the knowledge in daily life. Key-words: Eye. Sky. Astronomic observation. Telescope. 9 1 INTRODUÇÃO O presente trabalho procura destacar a história e a importância da observação do céu a olho nu e com equipamentos, levando-se em consideração o uso adequado e saudável dos olhos e também a utilização de equipamentos de observação astronômica. Diferentemente dos textos didáticos em uso, propõe-se um estudo em que se trabalhe os aspectos sócio-culturais e históricos que caracterizam a observação celeste. Enfatiza-se a importância do olho como ponto de partida para qualquer observação e propõe-se, na seqüência, que se trabalhe a ampliação do alcance visual através dos aparatos tecnológicos. Ao mesmo tempo, não se consideram os produtos da tecnologia como sendo mais importantes que o próprio olho, nem tampouco se consideram as culturas detentoras dessa tecnologia mais importantes que as culturas que nos antecederam, por não conhecerem esses aparatos. É praticamente indiscutível afirmar que a Astronomia é a mais antiga das ciências. Assim, a observação a olho nu teve e tem contribuído para que nos sintamos mais integrados ao cosmo e nos coloquemos em harmonia com o conhecimento legado por nossos antepassados. Sabe-se que muito do conhecimento que temos do céu se deve a observações feitas, ao longo dos tempos, com a vista desarmada (esta é uma expressão típica em Astronomia para significar observação a olho nu). As diversas culturas tinham as suas maneiras diferentes de ver o céu e associavam os acontecimentos aí ocorridos com os acontecimentos aqui da Terra. Assim, criaram, no céu, a morada dos deuses; associaram eventos da natureza, como eclipses e aparecimentos de cometas, a castigos divinos e deram explicações próprias para a criação do mundo, para eles, o universo. A olho nu identificaram estrelas e planetas, chamados de astros errantes, em função do movimento diferente destes com relação às estrelas. Assim, catalogaram estrelas e, através da imaginação associaram supostos agrupamentos de estrelas, que julgavam próximas, com fenômenos ou figuras legendárias, então criando, assim, as constelações. 10 Acredita-se que o estudo das lentes1 e espelhos, em particular, possibilitou não apenas o aumento de nossos limites de observações visuais, como também contribuiu para um melhor conhecimento dos processos da visão, para um aperfeiçoamento dos instrumentos ópticos e, conseqüentemente, também para a melhoria nos tratamentos de saúde visual. Associados ao estudo da gravitação, os instrumentos ópticos possibilitaram avanços nos campos da pesquisa espacial, aeronáutica, meteorologia, telecomunicações e comunicações, dentre outros ramos da tecnologia. Destaca-se que todo o aparato tecnológico de hoje seria inconcebível sem os supostos erros e contradições que a humanidade teve ao longo de sua história. Daí não se poder afirmar que nosso conhecimento seja superior ao de nossos antepassados. Pode-se até afirmar que a construção desse conhecimento é que nos faz admirar aqueles que nos precederam com suas contribuições. Também se sabe que os produtos das pesquisas da Astronomia têm aplicações em várias atividades científicas e em vários outros ramos da tecnologia. O conhecimento do céu nas sociedades ao longo dos tempos exerce influência direta ou indiretamente na nossa vida como um todo. Como alguns exemplos dessa intricada relação, podemos citar: o espelho côncavo do dentista, as lentes dos oculistas, as comunicações à distância, a fotografia, a astrofotografia, a gravitação, a pesquisa espacial com os satélites de telecomunicações, a espectrofotometria, a identificação dos elementos químicos a partir da luz dos astros e tantos outros. Analisando-se o que foi citado acima, surgem as seguintes indagações: Como a Astronomia é apresentada no Ensino Médio? Como acreditamos que deva ser inserida? O que e como os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) orientam acerca dos conhecimentos astronômicos e a inserção do estudante no contexto do Brasil e do mundo em constante transformação? Ao longo de alguns anos de estudos, constata-se que pouco espaço é dedicado nos livros de Ensino Médio à Astronomia (em poucos destes livros tal espaço chega a ser superior a 6%). O olho humano é tratado como sendo um caso 1 Neste sentido, o trabalho de Cox e DeWeerd (2003) mostra semelhanças com o que aqui se propõe no que se refere a como se trabalhar as lentes dentro de uma perspectiva educacional, ao sugerir atividades coerentes com o dinamismo das aplicações no cotidiano. 11 isolado, sem a devida e merecida relevância como o mais importante instrumento de observação visual. Os textos também seguem uma seqüência rígida e imutável. Tal seqüência dificulta a compreensão por parte do educando no que concerne aos fenômenos e instrumentos ópticos. Os experimentos, quando são propostos, aparecem como um caso a parte, dissociados da realidade vivenciada por professores. A experiência profissional tem demonstrado que, em muitos casos, existem docentes que desconhecem as mais simples atividades práticas que possam tornar as aulas mais interessantes e consigam fazer com que o conhecimento seja mais atrativo e significativo para o estudante. Deve-se salientar que o aprendizado efetivo e significativo é aquele em que o estudante consegue incorporar o conhecimento científico sem vê-lo de forma abstrata e fora da realidade de seu cotidiano, ao mesmo tempo em que não vê desprezado o conhecimento intuitivo extra-escolar. Este projeto de pesquisa procura analisar como o conhecimento de Astronomia pode ser contextualizado com o olho humano e que interações podemos fazer com os instrumentos ópticos para trabalhar os conteúdos da Astronomia a partir de elementos mais simples e concretos dentro da realidade vivenciada por estudantes, sem com isto, no entanto, omitir o caráter científico necessário que se propõe para uma melhor compreensão do mundo. Procurando trabalhar de forma integrada a teoria e a prática, acredita-se que dessa forma o aprendizado poderá ser mais significativo e contextualizado com a realidade vivencial dos estudantes. Propõem-se materiais que estejam dentro do contexto econômico e pedagógico das escolas de nível médio de nosso estado, sejam de fácil aquisição no mercado e cujo manuseio não ofereça perigo para o educando. Isso não quer dizer que haja omissão na formação de atitudes responsáveis, como o zelo pelos materiais e equipamentos da escola; apenas que não se fazem necessários altos investimentos materiais para desenvolver um ensino de qualidade, visando atingir os objetivos educacionais que se almeja alcançar. Aspectos históricos, sociais, culturais e filosóficos são particularmente enfatizados. Os recursos e práticas sugeridos visam contribuir para a efetiva 12 realização de um ensino interdisciplinar e contextualizado que se defende nesse trabalho, em concordância com o que rezam os PCN. Trabalhou-se, segundo essa ótica, em um treinamento de professores no, da Escola Estadual Professor Francisco Ivo Cavalcanti (FIC), de Natal (RN), no ano de 2003. Em tal treinamento, foram enfatizadas a evolução do conhecimento, a história da ciência, a localização espaço-temporal dos acontecimentos astronômicos e suas influências para a sociedade ao longo dos tempos. Pretende-se, com o presente trabalho, despertar professores e estudantes para leituras de aspectos históricos, sociais, culturais e filosóficos associados aos temas estudados; contribuir para a efetiva realização de um ensino interdisciplinar e contextualizado no dia-a-dia escolar; e indicar material didático-pedagógico para ser disponibilizado para uso geral de profissionais interessados. 13 2 AS CIÊNCIAS E OS PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS (PCN) Os PCN enfatizam a necessidade de se inserir uma integração entre o macro e o microcosmo; suas relações com o conhecimento abstrato e com o concreto, no sentido de dar mais significado à interação do ser humano com a sociedade em que vive e com o universo. Tudo isso é um desafio que os docentes e toda a comunidade escolar devem buscar vencer, pois nenhum texto didático conseguirá dar as respostas a tudo o que se propõe. Também o docente deverá entender que não tem e nunca terá respostas para todas as indagações dos estudantes, o que não o torna menos importante em sua função social na educação. Assim os PCN se contrapõem a uma falsa realidade, vivenciada ao longo de nossa história, de que o professor é a fonte da sabedoria e da verdade absoluta. Nosso estudante busca modelos sólidos e inquestionáveis de verdade e temos consciência de que isso é impossível de se obter; quer seja na ciência quer seja na sala de aula, quer seja durante toda a sua vida. Acredita-se que tudo isso está condizente com as liberdades democráticas que se deseja alcançar. Que as autoridades façam por merecer o respeito sem a necessidade de uma obediência cega às mesmas e, também, que não sejam irrefutáveis as suas decisões. Almeja-se que isto esteja presente nas relações entre estudantes e educadores sem que se façam ausentes o respeito mútuo que deve caracterizar o processo de formação do ser humano. Entende-se que não apenas a Física, mas toda a Ciência é uma construção humana e é essa construção que busca dar condições necessárias, embora não suficientes, para a promoção de uma consciência, envolvendo responsabilidades sociais e éticas. Assim, não se pode considerar o conhecimento científico como sendo formado por dogmas inquestionáveis, ao mesmo tempo em que se sabe que eles são necessários e fundamentais à preservação de nossa espécie, sendo passíveis de revisões e discussões inerentes à prática científica, educativa e democrática. 14 Entende-se também que a fragmentação do ensino, ou a forma isolada de se trabalhar cada disciplina, não permite que se visualize o estudante como um todo, e dessa forma a aprendizagem não é efetivamente empreendida. Esse trabalho é facilitado quando a educação é apresentada com uma exploração de aspectos multidisciplinares. Nesse aspecto, a Astronomia é de fundamental importância, como a mais antiga das ciências, por ter conteúdos integradores e servir de elo de ligação entre praticamente todo o conhecimento científico ao longo da história da humanidade. Com este ponto de vista procura-se trabalhar a ciência como construção histórica e dinâmica, característica da atividade social humana, emergindo da cultura e buscando sua aplicabilidade no cotidiano de nosso estudante e não um ensino dissociado de sua vida social e familiar. Isso é importante dentro do mundo de competitividade em que vivemos. Quando se propõem atividades integradas com outras disciplinas, procura-se vivenciar o todo que constitui nosso estudante. Pois se sabe que a Física, ou qualquer outra ciência, tem muito a perder quando é estudada como uma disciplina isolada. Também não se pode visualizar o cientista como um ser superior aos mortais comuns. Ele é parte importante, e não única, no processo de manutenção da estrutura de nossa sociedade. A idéia de um ensino centrado no aluno como citado nos PCN, pressupõe um rompimento com a educação bancária, muita bem definida por Paulo Freire, em que a mente do estudante é vista como um banco, onde o professor deposita os seus conhecimentos. A presente proposta está em concordância com aquela idéia explicitada nos PCN, sem acreditar, contudo, que, assim sendo, ocorra uma descaracterização do trabalho educativo do professor e da escola. Julga-se, assim, que possa haver um diálogo mais efetivo na construção conjunta do conhecimento, onde o centrado no aluno não signifique negligência ao ambiente escolar e à figura e importância do professor enquanto participante ativo no processo de ensino-aprendizagem. Compreende-se que o ensino será mais significativo quando se atingir integração de fato entre os assuntos relacionados com a Geologia e a Astronomia, 15 sendo estudados por profissionais da Biologia, da Química, da Matemática, da Literatura, num contexto interdisciplinar que preside o ensino de cada disciplina e do seu conjunto. Sabe-se também que não basta inserir-se isso nos PCN, afirmando que isso será feito e assim serão solucionados os problemas que o ensino isolado proporciona. As orientações dadas pelos PCN são boas na medida em que fazem os docentes refletirem sobre suas práticas profissionais, aprofundando o debate entre as instituições e a sociedade. Nesse sentido o PPGECNM da UFRN é digno de nosso louvor por nos oferecer condições de debater sobre esses temas criando um ambiente favorável à reflexão profissional. Concorda-se que, quando se leciona visando à memorização de fatos e fórmulas matemáticas, o aprendizado não ocorre, e quando ocorre perde o significado, sendo gradualmente esquecido, por não se visualizar e compreender sua aplicabilidade. Diariamente ocorre um bombardeio de informações científicas, apresentadas pelos meios de comunicação e entende-se que a pura memorização de fórmulas dissociadas de suas aplicações não propicia um entendimento dos fatos veiculados. Isso tudo contribui para que nosso ouvinte ignore, ou não possa compreender, o significado das informações, sentindo-se incapacitado para entender essas notícias e sendo levado ao conformismo de achar que isso não tem nada a ver com sua vida. 16 3 A ASTRONOMA E OS TEXTOS DIDÁTICOS DE ENSINO MÉDIO É comum a muitas pessoas, quando ouvem falar de Astronomia, estrelas, planetas, constelações, cometas, eclipses e chuvas de meteoros, suspirarem e pensarem: puxa, pena que não sei nada sobre isso, nem mesmo sou capaz de acompanhar nada disto ; ou a Astronomia é algo completamente inacessível para mim . Essa idéia errônea está inserida na forma como a Astronomia é tratada nos textos didáticos e nos meios de comunicação. Pretende-se, com este trabalho, desmistificar tudo isso, aproveitando ainda que há uma concordância entre esta nossa postura e o que defendem os PCN relativamente a este assunto. Nos textos didáticos de Ensino Médio, normalmente, quando se fala sobre Astronomia é no capítulo destinado à gravitação. Uma boa parte dos autores destaca muito pouco esse assunto, restringindo poucas páginas nas quais se enfatiza as três Leis de Kepler, a Lei de Newton da gravitação universal, juntamente com alguns exercícios de aplicação direta das equações. Outros autores, como Beatriz Alvarenga/Antônio Máximo e Alberto Gaspar, enfatizam fatos históricos relevantes, como os modelos geocêntrico e heliocêntrico, respectivamente de Cláudio Ptolomeu e Nicolau Copérnico, apresentando as diferenças entre estes e trazendo até citações relevantes sobre Galileu, Tycho Brahe e Newton. Mesmo sendo pouco o que se apresenta sobre Astronomia, esse pouco ainda incorre em erros como a apresentação das órbitas dos planetas como sendo elipses bastante achatadas, quando se sabe que, na maioria dos casos a trajetória dos planetas em torno do Sol é praticamente circular, isto é, uma elipse de pequena excentricidade. Quando se apresenta algo como uma fotografia de um eclipse , é representada uma figura sem maiores explicações, que apenas mostra a Lua, a Terra e o Sol, citando as regiões de sombra e penumbra. Nada é explicado com relação às distâncias e as escalas dos astros envolvidos. As leis de Kepler são tratadas como um pacote informativo , ministradas em doses excessivas de exercícios e apresentadas com uma visão simplista da 17 história, na qual nada se discute sobre os árduos anos de seus estudos no trabalho de elaboração das referidas leis. O GREF, embora seja uma exceção à regra, por fugir à seqüência tradicional dos textos, também dá pouca ênfase aos aspectos históricos e conceituais da Astronomia, enfatizando em demasia, na parte de óptica, a máquina fotográfica, e muito pouco os instrumentos astronômicos. No que se refere à óptica e aos instrumentos ópticos de observação, ocorre praticamente uma seqüência rígida e imutável em todos os autores. Tal seqüência é: propagação da luz (que em alguns casos se mostra uma figura de um eclipse sem maiores explicações); reflexão da luz (com destaque para o espelho plano); espelhos esféricos; refração da luz e lentes esféricas. Uma rara exceção disto ocorre no GREF, onde se exploram mais os fundamentos que propiciam a visão das coisas. Os instrumentos ópticos são tratados posteriormente como um caso a parte no estudo da reflexão e refração. Nesses momentos são apresentados o olho, o microscópio, os binóculos, a luneta e o telescópio, que são pouco explorados nos exercícios. A despeito de todo o desenvolvimento científico-tecnológico que se associa aos instrumentos de observação astronômica, os autores pouco associam ou exploram isso nos exercícios ou textos didáticos. São também raros os enfoques históricos associados ao aperfeiçoamento dos instrumentos de observação e aos personagens que contribuíram para tal aperfeiçoamento. Poucos textos comentam ou associam o desenvolvimento tecnológico com as pesquisas científicas recentes no campo da ciência, particularmente com a Astronomia, embora alguns até mostrem ilustrações relativas a isso. A Cosmologia, o impacto filosófico e teórico que seus fundamentos representam para o conhecimento de nossa história cósmica e evolução, parecem ter pouca importância para os autores de textos para o Ensino Médio. É como se temas dessa natureza só pudessem ser tratados por seres humanos de mentes superiores e isolados do convívio social dos mortais comuns. Em suma, sabe-se que a Astronomia tem aplicações em todos os ramos do conhecimento e não somente em gravitação. O estudo do olho é o início e o fim de 18 qualquer observação visual e todo um leque de conhecimentos tem como ponto de partida o olho humano, daí se faz necessário um melhor conhecimento deste para, conhecendo-o melhor, fazer uso do mesmo de forma mais eficiente e racional. As tabelas 3.1 e 3.2 representam uma análise relativa aos textos didáticos e o ensino de Astronomia, na qual se constata que a Astronomia e os instrumentos ópticos exercem pouca influência na maioria dos autores de livros didáticos de Física. Foram analisados, ao todo, 26 livros, abrangendo um total de 14 autores (que publicam individualmente ou em co-autoria; destes livros, 08 são apresentados como volume único e os outros 18, seriados, são apresentados em três volumes, correspondentes ao primeiro, segundo e terceiro anos do nível médio). Esses livros destacam-se, com exceção do GREF, por estarem entre os mais adotados pelas escolas privadas de Natal e/ou por serem considerados os melhores da área (pela maioria dos professores de Física desse nível de ensino). O GREF foi incluído por ser considerada uma proposta educacional mais condizente com o que rezam os PCN e por ser mais coerente com o que se pretende desenvolver na prática educativa neste trabalho. Ainda relativamente ao GREF trabalhamos dentro desse ponto de vista no projeto Pró-ciências, o qual foi realizado em conjunto pelas entidades CEFET-RN, UFRN e UERN, durante os anos de 1997 e 1999, e ter sido considerado um trabalho bastante positivo. Entretanto, o próprio GREF explora muito pouco a Astronomia durante todo o conteúdo. Conforme se pode perceber dos dados das tabelas, o tópico Astronomia, cuja história precede e se confunde com a da própria Física e em inúmeros exemplos determina o desenvolvimento desta última, aparece no máximo com 8,43% do número total de páginas de conteúdos (em Alvarenga e Máximo) e 7,68% do número total de exercícios (em Paraná). Na média esse percentual não difere entre os livros. Esses percentuais, que em si já seriam bem pequenos pelas relações não só históricas, mas conceituais existentes entre Astronomia e Física, ainda têm o agravante de concentrarem-se basicamente em torno do tema gravitação e, mesmo assim, de maneira superficial e atentando apenas para resultados quantitativos mais notáveis, bem ao gosto dos exercícios tradicionais que os exploram depois nas aplicações . 19 Tabela 3.1 Análise dos textos didáticos, volume único, referentes a Astronomia NO 01 Autor(es) Alvarenga e Máximo 02 Editora Total de Páginas sobre Exercícios Exercícios de paginas astronomia Scipione 670 37 = 5,52% 1052 45 = 4,28% Scipione 415 35 = 8,43% 940 36 = 3,82% astronomia i Alvarenga e Máximoi 03 Paranáii Ática 398 22 = 5,53% 924 71 = 7,68% 04 Bonjorno FTD 550 16 = 2,91% 1315 19 = 1,44% 05 Gaspar Ática 480 27 = 5,62% 1020 22 = 2,16 09* Carson e Moderna 264 16 = 6,06% 689 17 = 2,47% Guimarãesiii 07 Chiquetto Scipione 432 06 =1,39% 1265 13 = 1,03% 08 Penteado e Moderna 630 17 = 2,70% 1228 27 = 2,22% Scolfaro (i) De olho no mundo do trabalho (ii) Série Novo Ensino Médio (iii) Contém um capítulo exclusivo sobre Astronomia Tabela 3.2 Análise dos textos didáticos, coleção de três volumes, referentes a Astronomia NO Autor(es) Editora 01 02 Alvarenga e Máximo Paraná 03 Páginas sobre astronomia 80 = 6,17% Exercícios Scipione Total de paginas 1297 2659 Exercícios de astronomia 135 = 5,08% Ática 1341 50 = 3,73% 1080 47 = 3,35% Bonjorno FTD 1221 28 = 2,29% 2502 35 =1,40% 04 Gaspar Ática 1254 62 = 4,94% 2671 63 = 2,36% 05 GREF Edusp 1136 20 = 1,76% 322 07 =2,17% 06 Ramalho Moderna 1382 53 = 3,84% 2685 86 = 3,20% 20 4 A ASTRONOMIA E A INTERDISCIPLINARIDADE Na disciplina História e Ensino de Ciências Naturais e Matemática, do PPGECNM/UFRN, realizou-se um trabalho de pesquisa em que foram feitos quatro questionamentos, são eles: 1) Para você, o que é o universo? 2) O universo teve um início? ( ) sim. Como? ( ) Não. Por quê? 3) Para você de que é feito o universo? 4) O universo vai acabar um dia? Esta pesquisa foi realizada por vários grupos distribuídos dentro de escolas públicas e privadas de nossa cidade, onde os estudantes foram escolhidos aleatoriamente em grupos de 5 meninos e 5 meninas. O nosso grupo trabalhou com estudantes do Centro Educacional Maristella, uma escola privada. Ao final das apresentações dos resultados constatamos não haver muita diferença nas respostas dos diversos grupos estudados. A idéia de conhecer a concepção prévia dos estudantes é de fundamental importância para o início de qualquer atividade educacional. Esse trabalho pode ser feito em forma de questionários (como no exemplo recém mencionado), diálogo aberto ou qualquer outra forma da qual seja possível obter informações dos estudantes. Como se sabe, o conhecimento prévio orienta o professor em sua estratégia de trabalho. Estes conhecimentos podem contribuir ou não para o processo ensino-aprendizagem e cabe ao professor a tarefa de melhor orientar o estudante no desenvolvimento de seus trabalhos educativos, além de inserir o conhecimento científico sem desqualificar o que o aluno conhece anteriormente, tanto no meio familiar como no meio social em que vive. No exemplo acima, constatou-se que as respostas dos estudantes estavam relacionadas à religiosidade ou ao big bang. Acredita-se que a principal razão disso reside no fato de que no ambiente familiar ou escolar existe uma total desinformação em relação às antigas civilizações e também quanto às informações sobre tecnologia. Também quando se estuda história, pouco ou nada se fala sobre os fatos científicos que determinaram a evolução das idéias dentro das civilizações. É como se a ciência fosse um caso a parte da história da humanidade. A cultura oriental tampouco é considerada. 21 Como se sabe, a exploração européia praticamente dizimou as culturas africanas e indígenas em nome da civilização . Acredita-se que caso não tivesse ocorrido o quase extermínio e a exploração dessas várias culturas e civilizações que nos antecederam, nossa história seria mais rica no que diz respeito à ciência de nossos antepassados, possibilitando que seus conhecimentos, com seus mitos, crenças e histórias, pudessem chegar até nós. Tudo isso propicia um entendimento de que a forma como vêm sendo lecionados os conhecimentos científicos é falha, por não resgatar valores sociais e históricos que estão presentes na história da ciência, na cultura de nosso povo e ausentes em nosso ensino. Os meios de comunicação divulgam fatos sensacionalistas relacionados a todo um aparato tecnológico para vasculhar os céus, ao mesmo tempo em que se sabe, quanto é motivadora uma aula noturna, usando apenas nossos olhos, binóculos e um telescópio simples operado manualmente. As indagações relativas à Lua, seus mistérios e seus movimentos; a observação dos anéis de Saturno; a confirmação, através da observação, de que existem satélites em Júpiter; a visualização das fases em Vênus, por exemplo, condiciona uma viagem ao tempo de Galileu e permite uma reflexão sobre sua época e seus dilemas no enfrentamento das concepções dominantes de sua época. Tudo isso é fascinante e atrai nossos estudantes de uma maneira lúdica e coerente com nossas raízes, ao mesmo tempo em que mostra a inter-relação da Astronomia com outras áreas do conhecimento como História, Geografia, Física, Química, Matemática, Filosofia, Artes e estrutura social de um povo. O céu também tem sido fonte de inspiração para muitas canções e isso é condizente com a crença de que esta forma artística e poética de expressão humana também pode ser explorada didaticamente. Isso pode ser feito ouvindo músicas, discutindo suas letras e explorando questionamentos relativos ao conteúdo de Astronomia relativo a tal letra. Daí constata-se que o ensino fragmentado, ou uma forma isolada de ensinar as disciplinas acarreta dificuldades no aprendizado, que é facilitado quando 22 o trabalho educativo é elaborado na exploração de aspectos multidisciplinares que a Astronomia proporciona. De acordo com JAFELICE (2002, p.1): Contrariamente ao que ocorre com a maioria dos assuntos científicos, o interesse das pessoas por questões astronômicas se deve a motivações que estão além de sua curiosidade intelectual ou necessidade de formação científica . E ele prossegue destacando: Argumentamos que o principal objetivo dos cursos introdutórios de Astronomia não deveria ser apenas o de prover educação científica (conforme normalmente pressuposto), e sim propiciar aos alunos oportunidades de vivências psicocognitivas únicas e favorecer uma melhor ligação entre as culturas humanística e científica . Encontramos semelhança entre o contexto interdisciplinar que procuramos trabalhar em BARRETO (2004, p.1), quando afirma: É maravilhoso apreciar o céu, especialmente numa noite de clima agradável, de nuvens escassas, quando podemos dar asas à imaginação. A astronomia, muito da qual todos devem aprender desde o ensino fundamental, nos ensina a distinguir planetas das estrelas, estas possuem luz própria e se acham muito distantes, aqueles mais próximos, apenas refletem a luz, como a Lua, a luz que recebem do Sol . O fascínio da astronomia também se destaca pela forma como são apresentadas e divulgadas as informações relativas aos eventos astronômicos. Assim, relativamente ao trânsito de Vênus, DANTAS (2004, p. 1) afirma que: No dia 8 de junho de 2004 um evento de maior importância científica ocorrerá quando o planeta Vênus passar à frente do Sol em relação à Terra. Este evento é chamado de trânsito de Vênus e o último ocorreu em 1882 . 23 5 O OLHO E O CÉU A presente proposta reforça a necessidade de se trabalhar a Astronomia mostrando que somos indissociáveis do cosmo. Através do sentido da visão nos relacionamos com aquilo que nosso olhar alcança, quer seja a olho nu ou com equipamentos que ampliem nosso alcance visual. 5.1 A observação do céu a olho nu Como proposto em nossas atividades desenvolvidas no FIC, a observação do Sol deve ser feita sempre de forma indireta, através de filtros apropriados ou de projeções da imagem do Sol em algum anteparo (parede, papel, tela). Para chamar a atenção da interdisciplinaridade com a área de saúde, salientamos que o olhar diretamente para o Sol pode nos privar do pleno sentido da visão. Os danos ao olho podem ser irreversíveis, com seríssimas conseqüências para a pessoa. Portanto sua proteção é uma questão de saúde e é imprescindível. Através do uso de filtros apropriados ou projeções é possível a observação de vários aspectos do sol divulgados na imprensa, tais como as manchas solares, eclipses, trânsitos, etc. Embora a observação a olho nu tenha suas limitações óbvias, esta proporciona uma visão de conjunto única e é altamente recomendada para início do estudo da Astronomia e para o trabalho didático-pedagógico. Aconselha-se que sejam realizadas observações do céu como ponto de partida de todo um trabalho em que se vise uma melhor compreensão dos fenômenos relativos aos fundamentos sócio-culturais que caracterizam nossa visão de mundo. Então, sugere-se que se busque fazer uma reintegração do homem com o cosmo através de atividades de observação como prática educativa para todos os níveis de ensino. De fato, acredita-se que só se aprende a reconhecer as principais constelações e as estrelas mais brilhantes, adquirindo a prática necessária à observação astronômica. O reconhecimento das constelações está associado com a forma como se observa o mundo dentro de cada época, sendo, portanto, mais de caráter histórico e cultural. O uso dos instrumentos ópticos virá como um complemento do estudo. 24 A observação a olho nu, também chamada observação à vista desarmada, foi a única observação astronômica possível ao longo de milhares de anos. Só a partir do início do século XVII, com Galileu, a humanidade deu início a utilização de instrumentos ópticos para ampliar as capacidades de nossa visão. Pensando num aprendizado mais eficiente, com relação aos conhecimentos dos instrumentos astronômicos, julgamos que se deva começar com o estudo do olho. Dando seqüência a esse estudo, sugerimos o estudo das lentes fazendo-se uma associação com a refração da luz, posteriormente o estudo dos espelhos e finalmente com as associações entre lentes e espelhos que constituem os principais instrumentos da Astronomia. Julgamos que a observação do nascer ou do pôr-do-sol não são coisas que estão unicamente ligadas ao imaginário poético ou artístico. Acreditamos que esses eventos, que se fazem presentes no cotidiano das pessoas, devam ser explorados em seus aspectos históricos, filosóficos, artísticos e educativos. Isso pode propiciar uma série de indagações sobre o Sol, sobre como se modifica a sombra ao longo de um dia, sobre as posições do nascer e do pôr-do-sol etc. Podemos ainda explorar os pontos cardeais a as estações do ano através do movimento aparente do Sol ao longo de um dia e ao longo de um ano. 5.2. Uma noite sem luar longe dos centros urbanos Ao se contemplar o céu totalmente estrelado, experimenta-se uma atividade de puro prazer e beleza poética, que proporciona ricos momentos de reflexão sobre beleza e a condição humana como parte de tudo o que existe. Daí percebe-se que o fascínio do céu é muito amplo e não se limita à observação da Lua. Quantas indagações surgem e quanto ainda há para se admirar e conhecer sobre o céu estrelado? Quantas situações didáticas ainda podem ser exploradas? Por exemplo, podemos apresentar uma série de questionamentos relacionados ao céu, tais como: 25 - Observando o céu estrelado e se questionando: como os povos antigos diferenciavam estrelas de planetas? - Todas as estrelas e todos os planetas são visíveis durante toda a noite? - Em todas as partes da Terra o céu apresenta-se exatamente igual para os diversos observadores? Isto é, são vistas as mesmas estrelas e nas mesmas posições do céu? - É possível ver mais objetos no céu com a Lua cheia ou sem ela? Por quê? A figura 1 ilustra o trabalho de uma noite de observações que encaminhamos com os professores do FIC, na praia de Pirangy, quando do encerramento do treinamento no ano de 2003. Fig. 1 Observação do céu a olho nu. Para se chegar a responder questionamentos como aqueles acima, faz-se necessário que se vivencie ambos os momentos, o da observação e o da discussão. Constata-se que quando o professor procura dar as respostas, ou apenas quando se lê algo sobre o assunto, o aprendizado não tem sido eficiente nem motivador. A experiência no trabalho educativo faz levantar, após uma discussão das respostas àquelas questões, novos questionamentos, tais como: - O que são constelações e como os povos antigos faziam para identificá-las? - Você consegue identificar alguma constelação no céu? - Caso as constelações fossem identificadas hoje, os nomes seriam os mesmos dos povos antigos? Por quê? 26 - Usando instrumentos ópticos fica mais fácil ou mais difícil a identificação das constelações? - Como os marinheiros da antiguidade se orientavam pelas estrelas? - Seriam as estrelas as placas de sinalização do universo? - Que curiosidades da Astronomia estão associadas com nossa história, nossa cultura e nossa posição geográfica? 5.3 Uma noite de lua cheia Como já destacado, a observação do céu a olho nu é algo muito fascinante. Tanto assim que temas associados ao céu estão presentes nas artes, na literatura e na música, e, surge naturalmente o questionamento: Por que também não se fazerem presentes nas atividades didáticas? Vive-se mergulhado no mundo da artificialidade e deixa-se de apreciar e estudar o encanto proporcionado pela noite. Numa noite de Lua cheia, é possível fazer uma integração entre tantas fantasias e mistérios do imaginário popular com as atividades pedagógicas. É também possível e aconselhável a discussão coletiva dos seguintes temas: - Por que a Lua não se mostra sempre cheia? - É possível ver a Lua durante o dia? E durante todas as noites? - O que representam aquelas figuras que observamos na Lua? - Qual a influência da Lua sobre nossa vida na Terra? - Qual a forma da trajetória da Lua em torno da Terra? - Qual a influência da Lua no calendário? - Como os antigos habitantes da América viam o Sol e a Lua? Todos estes questionamentos não tiram o encanto e a paz que uma noite de luar nos proporciona e sugerimos que estes aspectos sejam explorados nas aulas de Geografia, Artes, História, Física, Matemática e Literatura, num trabalho interdisciplinar e contextualizado com a realidade vivenciada no campo. Sugerimos também que seja discutida a diferença entre olhar a Lua numa fazenda, longe da 27 iluminação artificial, e olhar a Lua nos centros urbanos. Particularmente a Física deve explorar a luminosidade da Lua e a dificuldade de observação de outros astros em decorrência da claridade devido ao luar, acrescentando mais algumas questões, tais como: - Com a Lua cheia fica mais fácil ou mais difícil de observar outros corpos celestes como estrelas, planetas, cometas meteoros, nebulosas, etc? - Quanto demora uma fase da Lua? - Durante quanto tempo uma fase volta a se repetir? - Quando a Lua apresenta-se cheia em nossa região também é igualmente cheia em todos os pontos da Terra? - Qual a relação entre a Lua e as marés? A discussão das respostas a questões desse tipo torna o trabalho educativo mais significativo, atraente e contextualizado, uma vez que envolve uma maior participação do estudante, ao mesmo tempo em que ele precisa entender que nenhum professor tem respostas para todas as questões. Todos fazemos parte de uma busca por elas sem deixar de contribuir para a construção do conhecimento. 5.4 A observação do céu com equipamentos Antes de qualquer observação faz-se necessário que se reflita sobre várias questões relativas a este assunto, tais como: - Qual o instrumento adequado para visualizar o quê? - O que observar? - Como observar? - Em quais datas do ano é possível observar um determinado fenômeno? - Quando tal fenômeno se repete? - Quais os eventos que podemos observar? - Existem acontecimentos na Astronomia que não podem ser observados? - Onde obter esse tipo de informações? 28 Não se tem a pretensão de dar respostas a todos os questionamentos acima citados. Não obstante, desejamos destacar algumas coisas relativas à observação que consideramos importantes, destacando o olho como o mais importante instrumento de observação na Astronomia. Falando dessa forma, podese afirmar que nenhuma observação na Astronomia é feita sem equipamentos e que o principal equipamento de que dispomos é o olho. Para que aconteça a formação das imagens, quatro fenômenos relacionados com a luz são essenciais: geração, propagação, refração, e reflexão. A geração da luz envolve processos de transformações de energia através de reações químicas ou outros processos. No caso das estrelas ocorrem reações nucleares de fusão, somente explicadas quando dos trabalhos de Einstein da Física Moderna, em que massa de repouso se transforma em energia. Em tais reações a soma das massas dos núcleos reagentes é maior que a massa do núcleo-produto (diferentemente das reações químicas, que envolvem átomos e essencialmente rearranjos de ligações ou de energia potencial elétrica) e é essa diferença de massa que é convertida em energia. No caso da refração faz-se necessário que a luz proveniente de um meio penetre em um outro meio e passe a se propagar neste. Especificamente com as lentes, para que ocorra a formação da imagem, se faz necessário que vários raios provenientes de um dado ponto de um objeto se encontrem no lado oposto da lente também em um mesmo ponto (no caso das convergentes) ou que o prolongamento dos respectivos raios se encontrem em um mesmo ponto (nas lentes divergentes). Propositalmente, em nossas práticas, não definimos o que é lente convergente ou divergente a priori. Todavia afirmamos que somente as lentes convergentes permitem projeção das imagens num anteparo. A imagem que pode ser projetada é chamada de real, sendo virtual aquela que não se consegue projetar. A obtenção da imagem virtual é feita pelo prolongamento dos raios dispersados. Nosso trabalho parte do pressuposto de que o conhecimento teórico não pode estar dissociado de suas aplicações em atividades práticas. Para tanto, orientamos os estudantes para a realização das medidas das posições do objeto e da imagem em relação às lentes. O ponto fundamental é a determinação do foco da 29 lente e a comparação com o foco do olho, que é o ponto onde se devem localizar as imagens dos objetos que vemos. O destaque desta prática, em particular, é fazer com que raios paralelos atinjam frontalmente uma lente convergente para determinar o seu foco. 5.5 O olho: o mais importante instrumento de observação da Astronomia O que é o olho humano? Um sistema muito complexo. No que diz respeito a nossas necessidades mais pragmáticas nesta abordagem, reduzimos tal análise a aspectos óptico-mecânicos do olho, sem querer com isto, porém, criar uma falsa imagem de que ele se resume apenas a tais aspectos. Na figura 2 está representado um olho humano com alguns de seus elementos constituintes definidos pela Biologia, que trata do estudo das estruturas vivas. Fig.2 Representação de um olho humano. Imagem obtida de www.on/revista_ed.../olhos.html Assim, feitas tais ressalvas, o olho humano, considerado estritamente em seu aspecto óptico-mecânico mais elementar, pode ser visto como uma esfera que mede aproximadamente 2,5 cm de diâmetro, com células especializadas na retina que nos permitem distinguir cores e formas (após o devido processamento pelo cérebro dos sinais recebidos através do nervo óptico). Ele foi adaptado para funcionar com relativa eficiência na presença de luz forte ou fraca, de perto ou de longe. No nosso atual cotidiano, ele ajuda a ler livros, assim como, desde sempre, 30 nos permitiu observar situações e identificar pessoas. Enfim, o olho é um elo de ligação muito importante com o mundo à nossa volta e, nas suas características óptico-mecânicas básicas, funciona graças a um complexo balé entre músculos e nervos. Nas artes e na ciência o olho tem sua importância histórica, como podemos apreciar nas palavras de Leonardo da Vinci (1452-1519): ...Ora, não percebeis que com os olhos alcançais toda a beleza do mundo? O olho é o senhor da Astronomia e o autor da cosmografia; ele desvenda e corrige toda a arte da humanidade; conduz os homens às partes mais distantes do mundo; é o príncipe da matemática, e as ciências que o têm por fundamento são perfeitamente corretas. O olho mede a distância e o tamanho das estrelas; encontra os lamentos e suas localizações; ele... deu origem à arquitetura, à perspectiva, e à divina arte da pintura. ...Que povos, que línguas poderão descrever completamente sua função! O olho é a janela do corpo humano pela qual ele abre os caminhos e se deleita com a beleza do mundo.2 Inspirado no funcionamento do olho, o homem criou a máquina fotográfica. Ou seja, em nossos olhos, a córnea funciona como a lente da câmera, permitindo a entrada de luz no olho e a formação da imagem na retina. Localizada na parte interna do olho, a retina seria o filme fotográfico, onde a imagem se reproduz. A pupila funciona como o diafragma da máquina, controlando a quantidade de luz que entra no olho. Assim, em ambientes com muita luz, a pupila se fecha e, em locais escuros, ela se dilata, com o intuito de captar uma quantidade de luz suficiente para formar a imagem. Faz-se necessário, então, conhecer como a luz chega aos olhos e os processos físicos que propiciam a formação das imagens dos objetos. Isto tudo é abordado da maneira o mais contextualizada possível em aulas. Vide Apêndice B, onde expomos sobre esta parte com mais detalhes. 2 As palavras de Leonardo da Vinci podem levar a crer que tanto o olho como as ciências que o têm por fundamento são perfeitamente corretas. Isto não é verdade, por isto chamamos a atenção para tal eventual interpretação equivocada. Contudo, tal fato não desmerece a referida afirmação de da Vinci. No contexto em que ele trabalhava e ela lhe foi inspirada não se tinha um estudo mais detalhado das ilusões de óptica e os limites de nossos órgãos sensoriais não eram discutidos em sua arte. 31 5.6 O trabalho observacional É comum, em atividades, da Associação Norte-Riograndense de Astronomia (ANRA), a qual temos presidido desde sua reinauguração em abril de 1994, quando trabalhamos com crianças de nosso estado, que ao perguntarmos qual o mais importante instrumento de observação do céu obter-se como resposta que é o telescópio. Sabe-se de toda a influência que os meios de comunicação têm sobre nossos estudantes e do destaque que se dá às descobertas feitas pelos grandes telescópios e laboratórios científicos. Todavia, da forma como as notícias são divulgadas não deixam claro o processo histórico das descobertas e fazem parecer que estas são coisas de pessoas com mentalidade superior, isoladas do convívio comum das pessoas. Assim, não são levadas em consideração as antigas descobertas a olho nu, ligado às culturas, e que ajudaram a estruturar mitologias e conhecimentos astronômicos. Tampouco se enfatiza a importância do olho nas observações. De antemão, é preciso deixar claro que a atividade principal que consideramos importante promover é olhar para o céu e identificar alguns objetos, começando com a observação do Sol. Tais atividades são feitas, normalmente à tarde, antes do pôr-do-sol, fazendo-se a seguir, observações da Lua, de planetas e estrelas. Constata-se que atividades desse tipo são bastante motivadoras, pelo envolvimento de todos e pela grande curiosidade que estudantes têm com relação aos temas trabalhados, e proporcionam um aprendizado mais eficiente e integrador da Astronomia, com a vivência de nosso estudante e com a integração natural de outras áreas do saber humano. É importante destacar que as atividades promovidas através da ANRA caracterizam típicas situações de ensino não-formal. Assim, antes de qualquer atividade, nos apresentamos, de modo informal, o que deixa as crianças mais à vontade para trabalharem sem o rigor da escola. Em seguida mostramos alguns instrumentos de trabalho e afirmamos que a principal fonte de inspiração é o próprio céu. 32 Fazemos, então, o questionamento: Qual o mais importante instrumento para se observar o céu? . Como já dissemos, não nos causa surpresa quando a grande maioria responde que o mais importante instrumento para observar o céu é o telescópio. Isto confirma, em particular, uma realidade divulgada pelos meios de comunicação, em especial a televisão, a qual dá ênfase às imagens espetaculares tiradas pelos grandes telescópios, particularmente pelo telescópio espacial Hubble. Afinal, o Hubble é da NASA, agência espacial dos Estados Unidos, e a imprensa faz ver que lá está o cerne da ciência e da tecnologia do mundo. Neste sentido, relativamente pouca coisa é divulgada com relação ao desenvolvimento científico europeu, oriental e muito menos nacional. Depois de sentir toda a excitação e a motivação que a atividade propicia nos estudantes, o professor solicita que todos fechem os olhos, desenha algo no quadro ou faz algum gesto, e pede que digam o que está sendo desenhado no quadro ou que imitem o gesto feito. Então todos devem abrir os olhos e o professor faz os comentários sobre as respostas. De antemão o professor deve deixar claro que a atividade não tem valor numérico como avaliação e deve servir como um suporte para se prosseguir com as atividades de aprendizado. Uma nova situação pedagógica é, então, proposta. Alguns estudantes devem olhar de olhos fechados pelo telescópio e afirmar o que conseguiram ver. Para ninguém causa surpresa quando todos conseguiram identificar o que foi feito no quadro, após abrirem os olhos, e, por outro lado, que nada viram com os olhos fechados diante da lente do telescópio. Deve-se, a partir dessas provocações, retornar o questionamento sobre qual o mais importante instrumento de observação visual. Não se estranha, então, quando boa parte das respostas afirma que o olho é realmente o mais importante instrumento de observação. Esse argumento é reforçado, afirmando-se que lentes, binóculos, lunetas ou telescópios, quaisquer que sejam, não podem ser, em nenhuma hipótese, mais importantes que o olho. O trabalho prossegue com a observação do Sol. Inicialmente chamamos a atenção para os cuidados que se deve ter, de jamais olhar o Sol diretamente e menos ainda através de binóculo, luneta ou telescópio, pois, nestes casos a pessoa 33 pode cegar instantaneamente. Para a observação do Sol dispomos de vidros de proteção, usados por soldadores. Comentamos outras formas, mais seguras ainda, de observação do Sol, como a projeção da imagem deste em um anteparo ou parede, por meio de binóculos e telescópios. Explicamos também como se fazem observações dos eclipses solares, enfatizando bastante, novamente, os cuidados que devemos ter com a proteção dos raios do Sol para nossos olhos. A ênfase neste caso é porque a situação envolvendo eclipses solares é traiçoeira neste sentido, pois a diminuição da luz solar, pela interposição da Lua, dá a falsa impressão de que é possível ficar olhando para o Sol sem maiores problemas; a partir de certo ponto do eclipse seu brilho não ofusca tanto e a pessoa pode ter a vista danificada por olhar direto para o Sol naqueles longos minutos anteriores e posteriores a um eclipse total. Outras questões surgem, ou podem surgir, relativas aos raios solares e à pele. Então se faz necessário falar sobre tratamento de pele, filtros bloqueadores, raios infravermelhos e ultravioletas. Tudo isso deve ser levado em consideração quando se pretende tomar banho de Sol e de mar. Além disto, deixamos mais algumas outras questões em aberto, tais como: - Você ouviu na televisão que os melhores horários para se ir à praia são antes das nove horas da manhã e depois das quatro horas da tarde. Por que essa restrição? - O que são raios ultravioletas? - O que são raios infravermelhos? - O que estes raios fazem à pele e aos olhos que os fazem ser nocivos? - O Sol é uma estrela, então as outras estrelas também emitem raios nocivos? Também tratamos da importância na responsabilidade no manuseio com os equipamentos de que dispomos, como uma forma de tratar aspectos relativos não só a manutenção dos equipamentos, mas também como forma de cidadania, no zelo pelo instrumento de trabalho. Em um recente evento: eclipse total do Sol de 11 de agosto de 1999, visível em boa parte da Europa, foi possível conhecer como os europeus investem na saúde visual de seus habitantes. Na França, particularmente, 34 milhares de óculos especiais foram distribuídos para a população e aos visitantes para observar o fenômeno. Vide figura e as explicações nas páginas 67 e 68. 5.7 A observação da Lua com instrumentos astronômicos Quando o Sol se põe, surgem aos olhos outros astros celestes, como a Lua (embora ela está presente durante o dia em muitos dias por mês; mas durante o dia seu brilho não se destaca tanto quanto à noite), os planetas, as estrelas e outros corpos no espaço. Então é hora de vermos a Lua. Primeiro a olho nu, pede-se que os estudantes identifiquem alguma coisa na Lua que lhes seja conhecida, depois que façam figuras representando a Lua. A partir daí mais uma série de questionamentos sobre a Lua é feita. Tais como: - Nos mapas que se fazem da Lua, são destacados mares, crateras e montanhas. O que nós conhecemos sobre mares, é que são locais cheios de água. Será que tem água na Lua? - É possível ir de avião até a Lua? - Em 21 de julho de 1969, dois astronautas norte-americanos, Neil Armstrong e Edwin Aldrin, foram os primeiros homens a descer no solo lunar, numa região chamada de mar da tranqüilidade. Eles ficaram molhados nesse mar? - E as montanhas da Lua são maiores ou menores que as que você conhece? - Qual o tamanho que você acredita que seja uma cratera da Lua? Faça um desenho. Você acha que na sua cratera na Lua caberiam quantas pessoas? - O que é um eclipse da Lua? - Você já viu um algum eclipse da Lua? Quando? - É possível ter eclipse da Lua durante o dia? Por quê? Então é hora de colocarmos o telescópio em ação. Alguns mais curiosos se aproximam e querem saber tudo e logo aprendem a manusear um telescópio simples, outros falam que o pai tem binóculos, outros falam que tem luneta. O mais importante é que todos querem ver algum planeta ou a Lua com o telescópio. 35 Aproveitamos e enfatizamos o zelo que se deve ter com o equipamento e controlamos a ansiedade de todos, colocando-os em fila e afirmando que ninguém deixará de ver alguma coisa no céu. Durante e após tal atividade podemos lançar mais uma bateria de questões: - O que você achou da Lua? - Você viu alguma coisa da Lua que se parece com algo aqui da Terra? O quê? - Faça dois desenhos da Lua, o primeiro desenho é de sua observação sem telescópio e o segundo, com o telescópio. Existem muitas diferenças nos desenhos? 5.8 A observação dos planetas Quando todos tiverem observado a Lua, partimos à caça de um planeta: Vênus, Marte, Júpiter ou Saturno, dependendo de qual(is) esteja(m) visível(eis) naquela época ou naquele horário, pois estes três são os planetas mais facilmente localizáveis no céu noturno. Sugerimos visitas a grupos de Astronomia, criações de grupos nas próprias escolas, indicamos sites na Internet onde sejam citados horários sobre nascer do Sol, da Lua e dos planetas e como se observar esses astros. Estando o céu em condições meteorológicas favoráveis, são feitas observações a olho nu de planetas e de estrelas, identificando-se as diferenças na observação de ambos. No primeiro momento a concentração é nos planetas mais facilmente visíveis a olho (como dissemos, Vênus, Marte, Júpiter e/ou Saturno), depois são feitas observações com o telescópio. A partir daí, fazem-se necessários outros questionamentos: - Você viu alguma coisa em Júpiter, ou próximo dele, que não conseguiu ver sem o telescópio? O quê? - Faça um desenho indicando como foi sua observação de Júpiter. - Mostre Júpiter sem olhar no telescópio. - Por que você não vê todos os planetas numa mesma noite? 36 - E como é o planeta Saturno? Você seria capaz de mostrar Saturno para alguém sem o telescópio? - Faça um desenho colorido que represente sua observação. No anexo 7, página 78, é apresentada uma tabela com os principais dados do sistema solar, incluindo os primeiros satélites de Júpiter, descobertos por Galileu, fazendo uso de sua luneta. 5.9 A observação das estrelas As estrelas são facilmente visualizadas a olho nu. Todos, mesmo crianças a partir de seis anos de idade, sabem o que são as estrelas, enquanto astros que aparecem no céu noturno. Mas há muitos fatos desconhecidos associados à observação das estrelas. Por isto exploramos esse desconhecimento através de outro conjunto de questões. Por exemplo: - Todas as estrelas são visíveis a olho nu? - As estrelas que enxergamos com dificuldade estão mais distantes que aquelas mais facilmente visíveis? - Todas as estrelas têm a mesma cor? - O que caracteriza a cor de uma estrela? Pretendemos fazer com esses questionamentos, em particular, que eles comecem a refletir sobre as distâncias entre o ser humano e as estrelas e a fazer comparação com as distâncias entre a Terra e os outros planetas. Assim, fica a idéia de esclarecer alguma coisa sobre a dimensão do universo visível. Parece uma frustração para alguns quando, ao se apontar o telescópio para alguma estrela, não se constatam diferenças entre a visualização com o equipamento e a observação a olho nu, diferentemente das observações feitas da Lua ou dos planetas. Temos, então, nesse estranhamento, algo novo a comentar e explorar. A partir desse fato começamos a argumentar sobre as enormes distâncias entre a Terra 37 e as estrelas, muito superiores às dos planetas. Também é destacada a limitação do equipamento em uso. Para se ter uma idéia das distâncias em Astronomia é necessário se fazer alguns comentários sobre as mesmas, inclusive com alguns cálculos. Com os veículos espaciais desenvolvidos pelo ser humano é possível desenvolver uma velocidade próxima de 50.000 km/h. Com tal velocidade uma viagem até a Lua, que não é feita numa trajetória retilínea, demora três dias, ou 72 horas. Para se chegar em Marte, a última sonda espacial demorou sete meses. A nave Cassini percorreu sua viagem até Saturno em sete anos. Agora, com nossa tecnologia e supondo que fosse possível uma viagem até a estrela mais próxima de nosso Sol, sem nenhuma escala para reabastecimento, quanto tempo duraria a viagem? Como se sabe, em Astronomia as unidades de medida de distâncias que normalmente se usa aqui na Terra perdem o sentido, pois não é possível haver comparação com as distâncias em nosso planeta. Então as medidas em centímetros, metros ou quilômetros não fazem sentido quando se trata de distâncias astronômicas. Outras unidades para medir distâncias são necessárias, tais como a Unidade Astronômica (a unidade astronômica é a distância entre a Terra e o Sol) e o ano-luz. O ano-luz é a distância que a luz percorre, no vácuo, durante um ano se deslocando à velocidade de 300.000 km/s. A transformação de ano-luz em km é obtida, portanto, do produto do valor desta velocidade pelo intervalo de tempo de um ano medido em segundos. Isto nos dá que um ano-luz corresponde a 9,47 x 1012 km. Alfa de Centauro, nossa primeira estrela vizinha, após o Sol, está a 4,3 anos-luz. Isto equivale a 4,07 x 1013 km. Com a velocidade de 50.000 km/h, uma viagem ininterrupta até tal estrela duraria: d 4,07 × 1013 km t= = = 8,14 × 10 8 horas 4 v 5,0 × 10 km / h Em anos, esse valor seria de: t= 8,14 × 10 8 h = 92.880 anos 365,25 × 24h / ano 38 Tudo isso nos dá uma idéia das distâncias em astronomia, como também da energia produzida pelas estrelas e galáxias para que sua luz possa ser observada aqui da Terra. Também fornece algo sobre as limitações de nossas velocidades, sobre a necessidade de equipamentos cada vez maiores e melhores para desvendar os mistérios que as distâncias astronômicas nos ocultam. É importante frisar que é o olho que visualiza as imagens captadas pelos grandes observatórios. É importante destacar que usando o telescópio é possível visualizar estrelas que orbitam em torno de um centro de gravidade comum (são as estrelas binárias ou até múltiplas; como exemplo de uma estrela ternária, temos Alfa de Centauro, facilmente identificada no telescópio ou na luneta neste caso, para instrumentos relativamente pequenos aos quais em geral se tem acesso, ela chega a ser identificada apenas como se fosse uma estrela binária, pois o poder de resolução desses instrumentos normalmente não permite discernir sua composição ternária). Assim, com a intermediação desse tipo de equipamento, torna-se possível a visualização de estrelas duplas (pelo menos), o que não se pode fazer a olho nu, devido a este ter um poder de separação visual menor em comparação ao dos instrumentos ópticos mencionados. No desenrolar dos trabalhos, aparecem aqueles que ficam mais tempo fazendo uma série de perguntas sobre diversos temas que ouviram falar na televisão ou leram em revistas ou jornais. A maioria das perguntas se refere a buracos negros, viagens espaciais, vida extraterrestre (em especial no planeta Marte). Todas as perguntas e as respectivas respostas dos alunos indicam o nível de conhecimentos destes sobre os temas em discussão e servem como ponto de partida para o trabalho a ser realizado pelo professor. 39 6. PARA ALÉM DA OBSERVAÇÃO ÓPTICA A contemplação do céu estrelado dá a sensação de paz, tranqüilidade e regularidade. Essa aparência, porém, conseqüência da observação a olho desarmado, levou a se pensar durante muito tempo que o universo era sempre como um relógio a funcionar quase que sem a ocorrência de novidades. A contemplação de uma noite de Lua, com todo o encantamento que ainda revela aos olhos é uma coisa fascinante. Contudo, do ponto de vista da observação astronômica, a Lua cheia, apesar de não emitir luz própria, reflete a luz que recebe do Sol, e ofusca o brilho de uma grande quantidade de estrelas. Numa noite sem Lua, com o céu claro, é possível vislumbrar-se com muito mais detalhes o encantamento do firmamento. A poluição luminosa dos grandes centros impede que se aprecie o encantamento do céu durante a noite pelos habitantes urbanos. O progresso, que, por um lado, nos municiou de melhores instrumentos para uma observação astronômica de maior resolução, por outro lado, impede que possamos nos encantar com os mistérios e as indagações que faziam as noites estreladas de nossos antepassados. Fundamentando-se no modelo geocêntrico, muito se aprendeu sobre a posição da Terra dentro da esfera celeste. O estudo das constelações, o catálogo das estrelas, as previsões de eclipses e tantos outros eventos celestes eram feitos na antiguidade, muito antes dos grandes telescópios. Ainda hoje, com os planetários, se fundamenta e se aprende muito sobre a Terra, sobre os planetas, e sobre as estrelas e outros astros do espaço sideral. O conhecimento acumulado de tudo isso é um legado que não pode ser superado pelos grandes instrumentos de observação de que hoje dispomos. As invenções e os aperfeiçoamentos dos grandes instrumentos ópticos propiciaram um melhor conhecimento sobre nós mesmos, ao mesmo tempo em que contribuíram para tirar a Terra da posição do centro do universo . Os estudos recentes demonstram que a Terra não ocupa um lugar privilegiado nesse universo; apenas orbita uma das estrelas, sendo por ela iluminada. Existem outros planetas, iluminados por outras estrelas, muito distantes de nós e umas das outras. 40 Hoje se vasculha a imensidão do espaço. As unidades de comprimento que conhecemos e usamos em nosso cotidiano são inadequadas quando se referem a objetos cada vez mais distantes. Através da luz se conhece muita coisa sobre os elementos constituintes do universo. O olhar do céu através de equipamentos faz com que se receba muito mais luz e, devido a isto, que se veja mais longe no espaço e no tempo. Utilizando aparelhagens e métodos atualizados os astrônomos conseguem localizar galáxias a milhões e bilhões de anos-luz de distância. Isso pode nos parecer, à primeira vista, que com a observação óptica se consegue conhecer muita coisa sobre essa estrutura em que vivemos. Em parte isto é verdade. Porém, a visão abrange apenas o que chamamos região óptica do espectro eletromagnético. Assim, a visão é apenas um dos sentidos que dispomos para conhecer o mundo, mas muita coisa escapa à percepção visual. A faixa visível do espectro é relativamente muito restrita. Dentro desse espectro muita informação provém do espaço em comprimentos de onda diferentes da faixa visível. Os radiotelescópios, o satélite COBE e tantos outros equipamentos deixam claro que existe uma ampla faixa do conhecimento a ser explorada além da faixa visível. A figura 3 ilustra o espectro eletromagnético. Uma análise da mesma mostra o quanto é limitada à faixa do visível, compreendida entre as radiações ultravioletas e infravermelhas, de freqüência da ordem de 1014Hz, isto é, a região acessível por olhos humanos, lunetas e telescópios. Todavia, nessa faixa muito se tem aprendido acerca dos componentes constituintes das estrelas e galáxias. Fig. 3 Espectro eletromagnético Figura obtida de http://www.scb.org.br/fc/FC58_19.htm 41 É importante destacar que além da observação através da radiação eletromagnética, seja no comprimento de onda que for, ou da captação de partículas cósmicas ou meteoritos, existem também os campos psíquico e filosófico, que a ciência não pode desprezar quando se trata de conhecer o ser humano em si mesmo. Tanto a observação óptica, quer seja feita a olho nu ou com instrumentos, como as outras formas de conhecer o cosmo, mostram que ainda são vastos caminhos a se percorrer e nenhuma dessas formas, por si só, pode ser considerada a única e/ou a mais correta. 42 7 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS Concordamos com Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2003, p. 119), sobre a angústia do professor relativa ao uso que se faz do conhecimento escolar, quando questionam: O que, de fato, aproveitamos e usamos hoje do conhecimento que fomos obrigados a estudar na escola? O que lembramos tem utilidade para nossa vida fora do espaço escolar? O que, de fato, aprendemos, ou seja, aquilo de que nos apropriamos e podemos usar para compreender e intervir? E o que aprendemos em aula? O que só aprendemos, de fato, quando começamos a ensinar? O que aprendíamos quando discutíamos com nossos colegas, quando fazíamos trabalhos juntos ou quando ensinávamos nosso irmão ou amigo mais novo? Hoje se vasculha a imensidão do cosmo. Até mesmo a unidade de comprimento chamada unidade astronômica (distância média da Terra ao Sol, 150 milhões de quilômetros) é inadequada como referência para medir os grandes espaços interestelares e intergalácticos. Essas distâncias são descomunais e sem comparação com nada do que se conhece no planeta. Os grandes telescópios dos dois últimos séculos ampliaram os horizontes visuais para distâncias inimagináveis. Com novas lentes e espelhos, esses equipamentos permitem ver detalhes antes impossíveis do cosmo. O telescópio espacial Hubble e o VLT são bem mais precisos que os grandes instrumentos do início e de meados do século passado. O Hubble consegue ampliar, e em muito, o poder visual da luneta de Galileu do século XVII. O VLT, quando totalmente completo, terá um poder de resolução bem superior ao Hubble. Isso começou com um desafio de se olhar para o céu. Tudo isso estimula questionamentos do tipo: Estavam errados os nossos ancestrais, que acreditavam no modelo geocêntrico do universo? Estavam também errados aqueles que não levaram a sério as descobertas científicas de Galileu? E os opositores a Newton, o que podemos dizer deles? Acreditamos que os questionamentos nesse sentido não ficam perdidos no vazio das futilidades humanas. A ciência muito tem errado ao relegar para um segundo plano a discordância das idéias e as contradições ao longo da história. Os 43 legados críticos, históricos e filosóficos do passado e os pensamentos discordantes não são condição para uma afirmação de que se avançou no conhecimento. Podemos até dizer que hoje estamos na vanguarda do conhecimento da mesma forma como outros seres humanos do passado estavam. Cada povo, em sua época, é parte de um todo histórico e a ciência não pode desprezar a contribuição de nenhum povo. Pretendemos ampliar os presentes estudos através de Cursos nos quais os experimentos não sejam vistos como partes isoladas dos fundamentos teóricos, aplicando o que discutimos no curso de pós-graduação e no treinamento da Escola FIC. Nestas e em outras aplicações tem-se em mente as limitações e os avanços que a pós-graduação permite. Assim, pensamos em contribuir para um melhor aprendizado de ciências por parte dos estudantes, o que é um dos objetivos do Programa em que este trabalho está inserido. Sugerimos aqui ampliações do trabalho proposto, ainda a ser implementado, através de estudos da Astronomia em áreas fora do alcance óptico. Por exemplo, com o estudo de espectros de emissão e de absorção de estrelas e galáxias em outras faixas de freqüência. Em particular, através do estudo de radiações eletromagnéticas em geral nas regiões ultravioleta, raios-X, raios gama, infravermelho e micro-ondas, todas acessíveis atualmente através de detectores instalados em satélites, e também da região rádio, neste caso abrindo a discussão para a grande área de pesquisa em radioastronomia, feita com rádio-telescópios instalados em terra, em especial no Brasil. Isto tudo pode ser explorado do ponto de vista educacional hoje em dia, apesar de todas essas regiões estarem além da faixa visível. Desta forma acreditamos que se pode construir um processo de ensinoaprendizagem mais condizente com o que aqui propomos. Fazer parte das indagações e estar em constante procura é um dos fundamentos da vida, quer seja da ciência, da filosofia, da religião ou de tudo isso junto. Muito ainda há para ser feito. A ampliação destas discussões com outros colegas é apenas uma parte do estudo que temos em mente. As indagações fazem parte da cultura humana, são novos desafios na busca de um tratamento didático 44 mais significativo para o trabalho docente e discente. Pretendemos contribuir de forma significativa em eventos ligados ao ensino de Física, com grupos de debates, com novos integrantes do PPGECNM e com nossos professores. 45 REFERÊNCIAS ARAÚJO SOBRINHO, A, SOUZA JÚNIOR, C. F de, Uma Proposta de experimentos para o ensino de Física Térmica. In: Simpósio Nacional de Ensino de Física, 14., 2002, Anais, Natal: Sociedade Brasileira de Física, 2002. ASIMOV, I. Cronologia das ciências e descobertas. Tradução de Ana Zelma Campos. Rio de Janeiro: Civilização Brasileira, 1993. BARRETO, C. L, A maior festa junina de 2004: O trânsito de Vênus em frente ao Sol no dia 8. DFTE/UFRN, Natal, 2004. BERNARD, I. C; WESTFAAL R. S. Org. Newton: textos antecedentes e comentários. EDUERJ, Contraponto. Rio de Janeiro, 2002. BONJORNO, R. et al, Física completa, São Paulo: FTD. 2000. BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Brasília, 1999. 4v. BRAZ JÚNIOR, D. FÍSICA MODERNA Tópicos para o ensino médio. Campinas: Companhia da Escola, 2002. CANALLE, J. B. G., OFICINA DE ASTRONOMIA, Colaboração: Rodrigo Moura, Instituto de Física UERJ 1995. CARRON, W; GUIMARÃES, O. Física, São Paulo: Moderna, 2001. (Coleção base). CHASSOT, A. A Ciência através dos tempos. São Paulo: Moderna: 1994 (Coleção Polêmica). 46 CHIQUETTO, M; VALENTIM,B; PAGLIARI, E. Aprendendo Física 2: Física Térmica e Ondas. Scipione: São Paulo, 1996. CHIQUETTO, M. J. Física, São Paulo: Scipione, 2000. (Coleção Novos tempos). COX. A. J; DEWEERD, A. The image between the lens: Activities with a telescope and a microscope. Revista The Physics Teacher, vol. 41, p. 176 - 177. Redlnands. 2003. DANTAS, M. A, Trânsito de Vênus, uma alvorada diferente: Aprendendo astronomia num dia especial. DFTE/UFRN, Natal, 2004. ALMEIDA, G de. Roteiro do Céu: Como identificar facilmente as estrelas e as constelações sem se perder no céu, 3a edição. Lisboa: Plátano Edições Técnicas, 1999. MEDEIROS, A J. G. de. Entrevista com Tycho Brahe. Revista Física na Escola, vol. 2, n 2, p. 20 - 30. 2001. DELIZOICOV, D; ANGOTTI, J; PERNAMBUCO, M. M. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos. Rio de Janeiro, Cortez, 2003. (Série Docência em Formação). FERREIRA, M; ALMEIDA, G de. Introdução à Astronomia e às observações astronómicas, 6a edição, Lisboa: Plátano Edições Técnicas, 1993. FIGUEREDO, A; PIETROCOLA, M. Luz e Cores, São Paulo, FTD, 2000 (Coleção FÍSICA, Um outro lado). FREIRE, P. Pedagogia do oprimido, 32a edição, São Paulo: Paz e Terra, 1997. 47 FRIAÇA, C. S. et al. (Org). ASTRONOMIA – Uma visão Geral do Universo. São Paulo: Edusp, 2003. GASPAR, A. Física. São Paulo: Ática, 2000. 3v. ______, Física. São Paulo: Ática, 2001. GRUPO DE REELABORAÇÃO DE ENSINO DE FÍSICA. 3 v. Mecânica, Física térmica, e Óptica e Eletromagnetismo, 4a edição. São Paulo: Universidade de São Paulo, 1998. JAFELICE, L. C. Nós e os Céus: Um Enfoque Antropológico para o Ensino de Astronomia. Encontro de Pesquisadores em Ensino de Física, 8. 2002, Águas de Lindóia. Sociedade Brasileira de Física. São Paulo, 2002. Atas, p. 1 - 20. KRAUSS, L. M. Sem medo da Física, um guia para você não ficar perdido no espaço. Tradução de Luiz Euclides Trindade Frazão Filho. Campus: Rio de Janeiro, 1995. LAKATOS, E. M; MARCONI, M de A. Fundamentos de Metodologia Científica, 5a edição. São Paulo: Atlas, 2003. LOPES, A. R. C: Conhecimento escolar: Ciência e Cotidiano. Rio de Janeiro: EDUERJ, 1999. MARTINS, R. de A. O universo: teorias sobre sua origem e evolução. São Paulo: Moderna,1995. (Coleção Polêmica). MÁXIMO, A;ALVARENGA, B. Curso de Física São Paulo: Scipione, 2000. 3v. ______, volume único, Scipione, São Paulo: Scipione. 2000 48 MORAES, A. de. A Astronomia no Brasil (Universidade de São Paulo, Instituto Astronômico e Geofísico) . São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 1984. NEWTON, I. Óptica. Tradução, introdução e notas de rodapé de André Koch Torres Assis . São Paulo:, Editora da Universidade de São Paulo, 2002. PARANÁ: D. M. FÍSICA 6a Edição,. São Paulo: Ática, 1998. 3v. _________. Física, 6a edição. São Paulo: Ática, 2003. (Série: Novo Ensino Médio). PENTEADO, P. C. M & SCOLFARO, O. FÍSICA: Conceitos e Aplicações. São Paulo: Moderna, 1998. POZO, I. et al. (Org) A Solução de Problemas. Porto Alegre: ARTMED, 1998. RAMALHO JÚNIOR, F.R; FERRARO, N. G; SOARES, P. A. de T. Os Fundamentos da Física, 8a edição. São Paulo: Moderna, 2003. 3v. REVISTA SUPERINTERESANTE, ano 9. São Paulo No 6, jun/1995. SAGAN, C. Pálido ponto azul: uma visão do futuro da humanidade no espaço. Tradução de Rosaura Eichemberg. São Paulo: Companhia das Letras, 1996. ENCONTRO DE FÍSICOS DO NORTE NORDESTE, 8 Livro de resumos, p. 82, Recife 04 a 08 de novembro de 2002. Sociedade Brasileira de Física, 2002. STOTT, C. O guia do Astrônomo: Guia Prático para as Experiências e Técnicas de Observação do Céu. Civilização, tradução de Mafalda Marques, Lisboa, Portugal. 1999. http://skayandtelescope.com, acessado em 16/05/2004. 49 http://eversonw.uol.com.br/olho.html. acessado em 16/05/2004. www.observatório.ufmg.br, acessado em 10/06/2004. www.on.revista_ed...olhos.html, acessado em 10/06/2004. http://exploratório.pt/sofct/programas/manuais/optica/manual.htm, acessado 16/05/2004. http://www-sao.ru/doc.en/about.us.html#base, acessado em 06/09/2004. http://www2.keck.hawaii.edu/geninfo/noroof.jpj, acessado em 06/09/2004. http://www.yerkes.hawaii.edu/geninfo/noroof.jpj, acessado em 06/09/2004. http://www.scb.org.br/fc/FC58_19.htm, acessado em 20/07/2005 em 50 APÊNDICES 51 Apêndice A -Textos trabalhados durante o treinamento no FIC. Texto 1 - O “ANTITELESCÓPIO”: FAROL DE AUTOMÓVEL Vimos no estudo do espelho côncavo, que a luz proveniente de um objeto distante, como o Sol, por exemplo, pode ser considerada como um feixe de raios paralelos provenientes do infinito. Esses raios ao atingirem o espelho convergem para o foco do espelho. Pelo princípio da reversibilidade dos raios luminosos verificamos que o caminho inverso também acontece. Isto é, se a luz for emitida por um objeto no foco, será refletida paralelamente ao eixo do espelho. Os espelhos dos faróis de automóveis, de motocicletas e até de lanternas, usam desses artifícios. Nesses casos o espelho é projetado de forma que os raios não sejam paralelos, mas que sejam espalhados de forma que se possa obter uma maior área de iluminação para visualização e assim se obter um cone de luz originado no foco do espelho. Assim podemos dizer que o farol é um telescópio que opera em sentido oposto . Texto 2 - O “ESPELHO DE ISOPOR” E A REFLEXÃO DA LUZ Ao jogarmos uma bolinha de borracha, tipo bolinha pula-pula, contra uma parede observamos seu retorno ao meio de onde foi lançada. Diferencialmente da refração, a bolinha não penetra no meio no qual incidiu, e, sim, retorna ao meio de partida. Dessa forma iniciamos nossas atividades relativas à reflexão da luz. Lançando um raio LASER de encontro a um espelho e pulverizando o caminho com pó de giz observamos um efeito semelhante. A luz atinge o espelho e retorna para o ar. Uma folha de isopor serve muito bem para simular um espelho e, esferas metálicas, podem fazer o papel das partículas de luz, de acordo com a teoria 52 corpuscular de Isaac Newton. Num primeiro momento é importante se trabalhar numa mesa plana e horizontal, usando réguas, transferidores e esferas metálicas. Assim será possível trabalhar as leis da reflexão. A folha de isopor tanto pode fazer o papel de espelho plano, espelho côncavo ou espelho convexo. Ao se lançar à bolinha contra a folha, colocada sobre a mesa, observaremos o caminho de ida e volta dessa bolinha, semelhantemente ao raio que atinge o espelho e volta para o ar. Definimos raio incidente e raio refletido aos raios que incidem no espelho e que retornam deste, respectivamente. Colocamos sobre a mesa e sob o espelho de isopor uma folha de papel, na qual marcamos a face do espelho voltada para o lado de onde virão as partículas de luz . Lançamos, então, as bolinhas e traçamos seus raios , incidente e refletido, na folha de papel. No ponto de incidência desses raios sobre a superfície refletora do espelho traçamos uma perpendicular ao espelho (linha normal). Com um transferidor medimos o ângulo formado entre o raio incidente e essa linha normal e também, ângulo formado entre o raio refletido e essa mesma linha normal e constatamos serem iguais para quaisquer que sejam os pontos de incidência no espelho; assim como prevê a lei de Snell para a reflexão. Num segundo momento é interessante que se trabalhe com bolinhas de vidro de formas irregulares, que sejam traçadas as suas trajetórias sobre a mesa em seu percurso de ida e volta ao atingir o espelho. Então o professor pode questionar se está sendo ou não respeitada a lei da reflexão e o que está influindo para que os resultados estejam diferentes dos da experiência anterior, com as esferas metálicas lisas. 53 Apêndice B - O Olho e os instrumentos de observação. Quando se olha na direção de algum objeto, a imagem atravessa a córnea e chega à íris, que regula a quantidade de luz recebida por meio de uma abertura chamada pupila. Quanto maior a pupila, mais luz entra no olho. Passada a pupila, a imagem chega ao cristalino, onde é focada sobre a retina. A lente do olho produz uma imagem invertida, e o cérebro a converte para a posição correta. Na retina, mais de cem milhões de células foto-receptoras transformam as ondas luminosas em impulsos eletroquímicos, que são decodificados pelo cérebro. O olho pode apresentar defeitos. Os mais comuns são a miopia e a hipermetropia. Na miopia, o olho é pouco convergente e se faz necessário o uso de lentes divergentes para que a imagem venha se localizar na retina, que é a posição em que se forma a imagem no olho normal. O mesmo efeito pode ser alcançado com cirurgias a laser. O laser modifica a curvatura da córnea. Na hipermetropia o olho é muito divergente e se faz necessário o uso de lentes com o mesmo objetivo de colocar a imagem na posição de um olho normal. A hipermetropia é uma deficiência visual que se caracteriza pelo fato de a imagem recebida pelo olho ser formada depois da retina. Não se trata de uma doença e sim de uma deficiência, pois as únicas maneiras de se compensar são os óculos ou lentes de contato. Esta correção é feita com lentes biconvexas para que a imagem seja colocada sobre a retina, dando assim uma imagem nítida. Ela se manifesta na maioria das vezes pelo fato de o olho ter uma profundidade menor que o normal. Cirurgias a laser aumentam a curvatura do olho. A título de ilustração, destacam-se nas figuras seguintes como se formam as imagens num olho normal, num olho míope e em outro hipermétrope. As figuras seguintes ilustram um olho normal, (no qual a imagem se forma no local ideal, a retina), figura 4; um olho míope, figura 5, (no qual a imagem se forma antes da retina) e, figura 6, um olho o hipermétrope (no qual a imagem se forma após a retina). Em ambos os casos, O” representa o objeto e, I” representa a imagem desse objeto. Verifica-se que a imagem é invertida em relação à posição do objeto, independentemente da condição do olho ser normal ou não. 54 Fig. 4 Representação de um olho normal Fig. 5 Representação de um olho míope Fig. 6 Representação de um olho hipermétrope 55 No olho normal, a imagem se forma na retina. Em qualquer outro local onde a imagem se formar não será vista com nitidez. Para corrigir a miopia, recolocando a imagem posição correta, que é a retina, devemos usar uma lente convergente ou divergente? Por quê? E para o olho hipermétrope? 56 APÊNDICE C - A ampliação do poder de visão. O uso das lentes e, conseqüentemente, dos óculos, visando à correção de defeitos na visão, é bem anterior ao das lunetas A combinação de lentes e espelhos para captação da luz e ampliação das imagens de objetos celestes só veio a acontecer alguns séculos depois, com Galileu. O instrumento de Galileu foi aperfeiçoado ao longo dos tempos, tendo-se atualmente alcançado um poder de resolução mais de setenta mil vezes superior ao de sua luneta. Vale destacar que não foi Galileu o inventor do telescópio como é citado em alguns textos didáticos. O telescópio de refração ou luneta já era usado antes de Galileu para fins militares e na navegação, antes das aplicações celestes. Na realidade, Galileu, tendo conhecimento deste instrumento, construiu o seu próprio e fez as primeiras observações astronômicas. Na luneta a captação da luz de objetos distantes é feita por uma lente, denominada de objetiva (pois é voltada para o objeto observado). A imagem se forma no foco dessa lente. Uma outra lente é localizada de tal modo que a imagem captada possa ser localizada e ampliada. Essa segunda lente é denominada de ocular, por ser a lente a qual se coloca próxima ao olho. A primeira combinação de lentes em um instrumento "tipo telescópio" foi feita na Holanda em 1608, destinada à melhor visualização de óperas. No ano seguinte, Galileu Galilei, tendo tomado conhecimento desse invento, modificou-o, tendo para isso de construir ele próprio as suas lentes. Estava assim inventado o telescópio refrator, ele era composto por duas lentes na extremidade de um tubo de couro. A figura 7 ilustra os elementos ópticos principais de uma luneta ou telescópio de refração. Através da lente objetiva forma-se a imagem de um objeto distante e a ocular amplia esta imagem. A B representa a imagem formada pela objetiva e A a imagem final visualizada pelo olho (ou seja, a imagem formada na retina do olho quando este é colocado na distância adequada, próximo à lente ocular). Quando da observação, os raios provenientes de um objeto no infinito, atingem a lente, denominada objetiva, convergindo para o foco, formando-se aí, uma 57 imagem real. Esta imagem serve de objeto para outra lente (ocular) que a amplia e é visualizada pelo olho do observador. Fig. 7 Representação da obtenção da imagem de um objeto distante por uma luneta através da lente objetiva e sua visualização pela ocular. Figura obtida http://exploratório.pt/sofct/programas/manuais/optica/manual.htm, O telescópio newtoniano A observação do céu com a luneta, embora tenha acarretado uma ampliação dos limites do olho, propiciava uma visão pouco nítida dos objetos, em decorrência de um fenômeno denominado aberração cromática da luz. Tal fenômeno se deve ao fato da luz não ser composta por uma única freqüência e dispersar-se de forma diferente quando ultrapassa meios diferentes. O problema foi solucionado em 1668 por Isaac Newton, utilizando para isso um espelho côncavo como lente objetiva e um segundo espelho, plano, colocado à frente do espelho côncavo, desviando a imagem formada lateralmente ao tubo do telescópio, por onde então é feita a observação. Estava assim inventado o telescópio refletor, em que o elemento óptico principal é um espelho. A figura 8 ilustra como é feita a obtenção e a visualização da imagem de um objeto distante no telescópio newtoniano. Nesta representação os raios provenientes do objeto atingem frontalmente o espelho, chamado de espelho principal. Esses raios são concentrados no foco onde se forma a imagem real, são desviados lateralmente por um outro espelho, chamado de espelho secundário e visualizados por uma lente, ocular, que amplia essa imagem para o observador. A figura 8 refere-se ao uso do telescópio newtoniano em uma aula do treinamento com docentes do FIC. 58 Fig. 8 Representação da obtenção da imagem de um objeto distante por um telescópio newtoniano através de um espelho esférico (objetiva) e sua visualização pela ocular. Figura obtida http://exploratório.pt/sofct/programas/manuais/optica/manual.htm Quer sejam nos telescópios de refração ou de reflexão, a imagem captada pela objetiva serve como objeto a ser ampliado, quando observado pela ocular. Na realidade um bom equipamento deve ter mais de uma ocular, cada uma com fins específicos, dependendo do que se queira observar. Fig. 9 - Uso do telescópio newtoniano em aula de treinamento com docentes Ainda hoje vários detalhes têm sido incorporados a esses dois tipos de telescópios, objetivando a obtenção de melhores imagens e facilidades de observação. Quase todos os telescópios profissionais atuais são refletores, porém, com uma modificação proposta em 1672 por um francês de nome Jean Cassegrain. No telescópio cassegraniano a imagem é formada atrás do espelho principal; isso 59 graças ao espelho secundário, convexo, que reflete a luz que lhe incide, para trás do espelho principal, passando por um orifício em seu centro. A figura 10 é uma representação do telescópio criado por Cassegrain, no qual o espelho principal tem um furo, e a imagem dos objetos é refletida pelo espelho secundário em direção à ocular. Fig. 10 Representação de um observador fazendo uso do telescópio de Cassegrain Figura obtida de http://sities.uol.com.br/colimacao.htm O telescópio de Monte Palomar (EUA/California) foi o maior (5 m de diâmetro) e mais importante telescópio do mundo desde 1949, quando entrou em operação, até o início da presente década. Em 1993 foi inaugurado o telescópio Keck com espelho de 10 m de diâmetro em Mauna Kea (EUA/Havaí), ainda hoje o maior do mundo. O primeiro telescópio moderno brasileiro foi o da UFMG na Serra da Piedade, inaugurado em 1972 (espelho 0,6 m de diâmetro). Em 1980, entrou em funcionamento o atual maior telescópio brasileiro (espelho de 1,6 m de diâmetro), localizado no Pico dos Dias, município de Brasópolis (MG). O telescópio Hubble, colocado em órbita em 1990, longe de ser o maior telescópio já construído (espelho de 2,40 m de diâmetro), é sem dúvida o mais importante da atualidade, isso devido ao fato dele estar localizado no espaço; a luz que chega a ele não sofre interferências da atmosfera da Terra. 60 O VLT (sigla em inglês: Very Large Telescope, que pode ser traduzida como Telescópio Muito Grande), pode ser considerado o mais preciso e avançado instrumento de observação astronômica já construído pelo homem, mesmo que ainda incompleto. O final de sua construção e montagem está previsto para 2005. Até recentemente, entendia-se que um bom aparelho de observação necessitava de um espelho rígido: quanto mais duro o material e mais firme a base de apoio, menor a distorção da imagem. O VLT se constituirá de quatro espelhos flexíveis, apoiados em estruturas capazes de se adaptar as variações de temperatura do meio ambiente sem perder a capacidade de visualização e o poder de resolução dos objetos celestes distantes. A flexibilidade dos espelhos é controlada por pequenos amortecedores, controlados eletronicamente por computador, que permitem a correção de qualquer efeito de contração ou dilatação térmica gerados por redução ou aumento da temperatura ambiente. Tudo isso é possível por um processo, denominado óptica adaptativa. Através desse processo, os telescópios, em terra, conseguem uma nitidez comparável e até superior ao Hubble, que está no espaço, livre da perturbação atmosférica. A tabela 3, abaixo apresenta dados comparativos entre alguns dos telescópios mais famosos da história das observações astronômicas, de Hans Lippershey, Galileu ao VLT. 61 Tabela 3 Alguns dos telescópios mais famosos da história Nome Tipo Ano Característica Diâmetro da objetiva H. Lippershey refrator 1606 Galileu refrator 1609 1as obs.astronômica Newton refletor 1668 Espelho e lentes 2,5 cm Cassegrain refletor 1672 Espelho com furo --- Yerks refrator 1897 O maior refrator 1,0 m Monte Wilson refletor 1917 George Hale 2,5 m Schmidt conjugado 1931 Refrator/refletor --- Monte Palomar refletor 1948 5,8 m Cáucaso refletor 1966 Criado por George Hale O maior russo Brasópolis refletor 1981 O maior do Brasil 1,6 m Kerk refletor 1993 O maior refletor 10 m Hubble refletor 1990 2,4 m VLT refletor 1997 Homenagem a Edwin Hubble ESO 1a luneta ----- 6,0 m 10 m Os grandes telescópios do século XX, como os montados no Monte Wilson, Monte Palomar, Cáucaso, Yerks, Kerk e VLT são, na realidade observatórios. Na tabela se destaca o instrumento com maior diâmetro de abertura. Lembrando que a área varia com o quadrado do raio: A = πR 2 , e admitindo que a retina do olho normal tenha um raio de 1,0 cm, uma pessoa normal terá, portanto, cerca de π cm2 em sua área de captação de luz. Por outro lado, o espelho principal do telescópio de Newton tinha apenas 2,5 cm de diâmetro, ou seja, um raio de 1,25 cm, e portanto uma área de captação da luz do objeto celeste apenas cerca de 56% maior que a área de captação do olho humano normal (pois π × (1, 25) = 1,56 cm2). Apesar desse aumento relativamente 2 pequeno na área que capta a luz do objeto, foi possível se visualizar muito mais coisas no céu e detalhes da luz e dos planetas que eram imperceptíveis ao olho. 62 Um telescópio com espelho de 1,5m de diâmetro (75cm de raio), portanto, 30 vezes o raio do espelho do telescópio de Newton, tem um poder de captação de luz de 30 2 em relação a este, isto é 900. Isso analisando somente pelo aspecto da capacidade de captação de luz sem levar em conta a qualidade das lentes e espelhos que temos hoje. O telescópio espacial Hubble, com seus 2,4 m de diâmetro e livre da interferência da atmosfera, consegue aumentar a capacidade de absorção de luz em mais de 2000 vezes em relação ao telescópio de Newton. O VLT, considerado o mais perfeito conjunto de instrumentos ópticos já construído pelo homem, terá um poder de absorção e resolução muito superior ao do Hubble. As informações acima não permitem considerar a sociedade atual superior àquelas que construíram a história, a ciência e a tecnologia no passado. Os mitos, as crenças e os supostos equívocos em se acreditar em modelos geocêntrico e heliocêntrico para o universo, fazem parte da cultura humana. Cada povo em sua época é parte da história e a sociedade humana não permite fazer comparações e, sim, considerar sua contribuição para o todo que constitui a sociedade. 63 ANEXOS 64 Anexo 1. Ilustrações de telescópios famosos. Fig. 11 A luneta de Galileu Fonte: (UFMG www.observatório.ufmg.br, 2004) Fig. 12 O telescópio de Newton Foto obtida de: www.observatório.ufmg.br 65 Fig.13 O maior telescópio refrator do mundo, com objetiva de 1 m de diâmetro, instalado no Observatório de Yerkes, no Havaí, EUA. Foto obtida de http://www2.Yerkes.edu/geninfo/noroof.jpg 66 Fig.14 O maior telescópio Russo (BTA, Big Telescope Azimutal), instalado nas montanhas do Cáucaso, na Antiga União Soviética, em 1966, o espelho primário tem 6m de diâmetro. Foto obtida de: http://www-sao.rufdoc/about.us.html#base 67 Fig. 15 O maior telescópio refletor do mundo (Keck, o do centro), com espelho de 10 m de diâmetro, instalado no Observatório de Mauna Kea, no Havaí, EUA. Foto extraída de http://www2.Keck.havwaii.edu/geninfo/noroof.jpg 68 Fig. 16 Telescópio Espacial Hubble Foto obtida de http:/sky.telescope.com 69 Fig. 17 O maior telescópio brasileiro, com espelho de 1,6 m de diâmetro,instalado no Laboratório Nacional de Astrofísica, em Brasópolis, MG. Foto obtida de:http//www.lna.usp.br 70 Fig.18 O VLT Figura obtida de Superintessante, ano 9, No 6. jun/1995 71 Fig. 19 Cartaz, distribuído na França, quando do último eclipse solar total do 2o milênio (11/08/1999) 72 Anexo 2. Texto explicativo sobre a mensagem do cartaz de 11 de agosto de 1999 Fig. 20 Texto explicativo do cartaz de 11 de agosto de 1999 73 Anexo 3. Tabelas relativas ao trabalho desenvolvido no FIC. Tabela.4. Atividades realizadas sobre Óptica Básica e História da Óptica. No 01 Tema A propagação da luz Especificação Experimental com o LASER Os raios solares e a forma da Terra 02 A refração da luz Experimental com vidros e lentes Explicação do arco-íris 03 A reflexão da luz Experimental com vidros e espelhos 04 A formação da imagem por refração Exercícios teórico-práticos 05 A formação de imagem por reflexão Exercícios teórico-práticos 06 Os axiomas de Newton Leitura e discussão 07 Newton e Young Leitura e discussão Tabela 5. Atividades realizadas sobre Instrumentos Ópticos e Astronomia No 01 Tema O olho humano Especificação A observação e a proteção do olho O olho do oftalmologista 02 A lupa ou microscópio simples Aumentando o alcance dos olhos Determinação do foco de uma lente 03 A luneta ou telescópio refrator A conjugação de lentes num tubo Conhecendo a luneta 04 O telescópio refletor Determinação do foco de um espelho Conhecendo o telescópio As lentes e os espelhos 05 Einstein e a óptica de Newton Leitura e discussão 06 Cronologia das descobertas astronômicas Leitura e discussão 07 O VLT Apresentação de um vídeo e discussão 74 Tabela 6. Material Utilizado em Óptica Básica e História da Óptica. No 01 Tema A propagação da luz 02 A refração da luz 03 A reflexão da luz 04 A formação da imagem por refração 05 A formação de imagem por reflexão 06 07 Os axiomas de Newton Newton e Young Material utilizado raio LASER pó de giz vidros lentes convergentes e divergentes prisma copo com água espelho de isopor bolinhas de ferro vidro plano espelho plano espelhos esféricos régua velas lentes convergentes e divergentes régua vidro plano espelho plano espelhos esféricos texto texto Tabela 7. Material Utilizado em Instrumentos Ópticos e Astronomia. No 01 Tema O olho humano Material utilizado filtro solar para observação do sol o olho do oftalmologista 02 A lupa ou microscópio simples lente convergente 03 A luneta ou telescópio refrator 04 O telescópio refletor O telescópio de Newton 05 Einstein e a óptica de Newton texto 06 Cronologia das descobertas astronômicas texto 07 O VLT vídeo e texto a luneta de Canalle 75 Anexo 4. Fotos tiradas durante o trabalho no FIC. Fig. 20, foto 1. Observação da formação das imagens na lente convergente Fig. 21, foto 2. A imagem na lente divergente 76 Fig. 22, foto 3. Simulação dos raios luminosos incidindo num espelho plano Fig. 23, foto 4. Obtenção da imagem no espelho côncavo 77 Anexo 5. Questionário de avaliação relativo ao trabalho desenvolvido no FIC 1. Cite os pontos negativos desta aula como um todo. 2. Cite os pontos positivos desta aula como um todo. 3. Dê sugestões de novas atividades relacionadas ao tema. 4. Escreva seus comentários sobre os textos. 5. Escreva seus comentários sobre os experimentos. 6. Escreva seus comentários sobre a metodologia de trabalho. 7. Descreva sobre a possibilidade de aplicação em sua atividade profissional. 8. Descreva sobre o conteúdo e o domínio desse por parte do expositor. 9. Cite as dificuldades relativas à compreensão e/ou utilização de nossa proposta de trabalho. 78 Anexo 6. Comentários sobre as respostas e observações relativas ao trabalho realizado no FIC. Os pontos negativos apontados estavam relacionados ao pouco tempo disponível para o desenvolvimento das atividades. Os participantes, em sua maioria, gostariam de um tempo maior para aprimorar e desenvolver as atividades e que pudessem ter um acompanhamento dos docentes-mestrandos envolvidos nas suas atividades educativas para avaliar como seriam suas aulas após o treinamento. No mais consideraram o trabalho como um todo bastante positivo. Quanto às sugestões que nos foram citadas destacamos a necessidade de trabalhar outros assuntos de forma interdisciplinar, como o olho e a visão, explorando os aspectos biológicos e também a energia, sua utilização de forma racional. Os textos, os experimentos e a metodologia de trabalho foram considerados excelentes e inovadores; apesar de serem aparentemente simples, era algo que estava faltando na formação profissional da maioria dos participantes. Isso até motivou para que muitos se sentissem à vontade para desenvolver algo semelhante durante suas atividades profissionais, acreditando também que muitas dúvidas de compreensão dos conteúdos foram esclarecidas. Os trabalhos apresentaram resultados excelentes dentro das condições que tivemos para fazê-los. Houve grande participação por parte dos treinandos. As discussões coletivas contribuíram para um melhor desempenho das tarefas propostas e a viabilidade de aplicação foi amplamente aceita. Quase todos os experimentos propostos foram realizados. Como resumimos acima, os pontos negativos citados não foram relativos a nossa proposta metodológica ou material aplicado mas com relação ao tempo necessário para uma discussão e aplicação da mesma. A idéia de trabalhos interdisciplinares foi amplamente aceita e houve muitas sugestões no sentido de continuidade dos mesmos. Para muitos, essa era uma lacuna que se fazia presente em suas formações docentes. Nos sentimos recompensados quando, em comentários sobre os trabalhos desenvolvidos, ouvimos: 79 Agora já era possível saber a utilidade da Física, uma vez que se constata a sua aplicação e uso no dia-a-dia do cidadão comum. Isso estava faltando na minha formação docente . Pretendemos aprimorar esse tipo de trabalho, através de discussões com outros profissionais docentes para que se possa aperfeiçoar a prática docente, através da troca de experiências, que proporcione um melhor desempenho de nosso trabalho educativo. 80 Anexo 7. Tabela 8 Dados principais do sistema solar Astro Ano de Período descoberta orbital* (ano) Distância media Diâmetro Gravidade na ao Sol (km) superfície 6 10 km e UA 0 gTerra = 1 Sol Pré-história --- Mercúrio Pré-história 86 dias 57,9 0,39 4880 0,39 Vênus Pré-história 225 dias 108,2 0,72 12.100 0,91 Terra - 1 ano 149,5 1,00 12.756 1,00 3.476 0,16 384 1.390.400 ** Lua Pré-história 27 dias Marte Pré-história 1,88 ano 227,8 1,5 6.794 0,38 Júpiter Pré-história 11,90 anos 778 5,2 143.200 2,60 Io 1610 1,80 dia 442** 3.640 0,18 Ganimedes 1610 7,20 dias 1.071** 5.280 0,15 Europa 1610 3,60 dias 671** 3.130 0,14 Calisto 1610 16,80 dias 1.884** 4.480 0,12 Saturno Pré-história 29,50 anos 1.427 9,5 120.000 1,10 Urano 1781 84,00 anos 2.869 19,2 51.800 0,88 Netuno 1846 164,00 anos 4.497 30,1 49.500 1,14 Plutão 1930 248,00 anos 5.900 39,5 3.100 0,05 * O período orbital corresponde ao tempo de uma revolução completa em torno de seu astro principal. No caso dos planetas, tal astro é o Sol, e no caso dos satélites, o respectivo planeta central (i.e., a Terra, no caso da Lua, e Júpiter, no caso de Io, Ganimedes, Europa e Calisto). ** Para os satélites a distância considerada é tomada em relação ao centro do planeta em torno do qual eles orbitam. Esta distância deve ser multiplicada por 103 km. 81 Anexo 8. Exemplos de letras de músicas e de questões que podem ser exploradas em aulas de Astronomia. Nossa proposta sugere que se faça uso de artes e de músicas no aprendizado de Astronomia. Como exemplo, aqui apresentamos um pequeno trecho da música As Pastorinhas , cantada por Dalva de Oliveira, em que se destaca a estrela d Alva , de autoria de Noel Rosa e João de Barros, de 1937: As Pastorinhas A estrela d’Alva no céu desponta e a Lua anda tonta com tamanho esplendor e as pastorinhas prá consolo da Lua vão cantando na rua lindos versos de amor linda pastora morena, da cor de Madalena tu não tens pena de min que vivo tonto pelo seu olhar linda criança tu não me sais da lembrança meu coração não se cansa de tanto, tanto te amar. 82 Acreditamos que as músicas, em geral, podem ser exploradas didaticamente. Primeiro levantando questionamentos e depois se discutindo as respostas em grupo. Os questionamentos, neste exemplo, podem ser: 1. Você já viu a estrela d alva? 2. A estrela d alva é, realmente, uma estrela ou é um planeta? 3. Saturno é o único planeta que possui anéis? 4. De que são feitos os anéis de Saturno? 5. Você já viu algum planeta? 6. Para ver planetas é preciso usar o telescópio? 7. O que brilha mais são as estrelas ou os planetas? 8. O que faz um planeta brilhar? O fato de trabalharmos essas questões implica uma busca de condições por parte dos participantes, em que algumas das respostas possam ser tiradas da própria observação. 83 Uma outra música conveniente para esta finalidade, Balão Azul, cantada por Moraes Moreira, de autoria de Guilherme Arantes, foi lançada em 1991: Balão azul Eu vivo sempre no mundo da Lua Porque sou inteligente, o meu papo é futurista, é lunático Eu vivo sempre no mundo da Lua Tenho alma de artista, sou um gênio sonhador e romântico Eu vivo sempre no mundo da Lua Porque sou aventureiro desde meu primeiro passo no infinito. Ooh. Eu vivo sempre no mundo da Lua Porque sou inteligente, se você quer vir com a gente venha que será um barato Pegar carona nessa cauda de cometa pela via Láctea, estrada tão bonita Brincar der esconde-esconde numa nebulosa Voltar pra casa nosso, lindo balão azul. Pegar carona nessa cauda de cometa pela via Láctea, estrada tão bonita Brincar der esconde-esconde numa nebulosa Voltar pra casa nosso, lindo balão azul. Pegar carona nessa cauda de cometa pela via Láctea, estrada tão bonita Brincar der esconde-esconde numa nebulosa Voltar pra casa nosso, lindo balão azul. Pegar carona nessa cauda de cometa pela via Láctea, estrada tão bonita Brincar der esconde-esconde numa nebulosa Voltar pra casa nosso, lindo balão azul. Nosso lindo balão azul Nosso lindo balão azul Nosso lindo balão azul Nosso lindo balão azul Nosso lindo balão azul 84 Os questionamentos, neste outro exemplo, podem ser: 1. O que significa dizer que se vive no mundo da Lua ? 2. Para você toda pessoa inteligente vive no mundo da Lua ? 3. O que é ser futurista ? 4. O que é infinito? 5. O que é um cometa? Represente um cometa numa folha de papel. 6. De que você acha que é feito um cometa? 7. Você já viu, ou ouviu falar, de algum cometa? 8. O que é cauda de um cometa? 9. Para você o que é Via Láctea? Faça uma figura para representá-la. 10. O que o autor dessa música quer dizer quando afirma que a Via Láctea é uma estrada tão bonita? 11. Para você o que é nebulosa? 12. É fácil se esconder numa nebulosa? 13. O que é o lindo balão azul a que o autor se refere? 14. Por que o autor diz que sua casa é um lindo balão azul?