Astronomia, astrofísica e cosmologia para o Ensino Médio

Abstract

Estudos em diversos países, noâmbito do projeto Rose, avaliaram o interesse de estudantes por temas científicos. Em geral, verificou-se que os temas relacionados a astronomia, astrofísica e cosmologia são considerados muito interessantes por alunos em idade escolar.É ainda mais notável que isso se verifica independentemente do sexo. Espera-se, portanto, que iniciativas para estimular o interesse por física e matemática devem envolver os temas em questão. Esse artigo apresenta sistematicamente tópicos interessantes dentro das trêsáreas, com maiorênfase em cosmologia, visando orientar o professor. Palavras-chave: cosmologia, astronomia, astrofísica, projeto Rose.Studies in many countries, as part of the project Rose, evaluated the interest of the students in science subjects. In general, it has been found that topics related to astronomy, astrophysics and cosmology were considered very interesting by students in school years. It is even more remarkable that this interest does not depend on gender. Then, initiatives to stimulate the interest for Physics and Mathematics should involve the subjects in question. This article presents interesting topics of these three areas, with more emphasis on cosmology, and aims to give an orientation to the teacher. Keywords: cosmology, astronomy, astrophysics, Rose project. IntroduçãoHá mais de 400 anos atrás, Giordano Bruno morria em uma fogueira no Campo de Fiori, em Roma, por, dentre outras coisas, afirmar que as estrelas do céu eram outros sóis, ao redor dos quais existiam outros sistemas de planetas, que poderiam abrigar vida e seres pensantes. A antiga heresiaé hoje ponto indiscutível. O mártir do passado estava além de seu tempo.O conceito atual sobre o Universoé muito jovem. No ano de 1912 foi provado que boa parte das nebulosas observadas pelos astrônomos eram, na verdade, aglomerados de estrelas fora de nossa galáxia. Portanto, estamos separados em somente 100 anos de um tempo onde não se conhecia a existência de outras galáxias, além da Via Láctea.Seria o Universo estático, eternamente semelhante ao observado hoje? Não haviam pistas para teorizar em contrário, até a proposição da relatividade geral por Einstein. Uma evolução cosmológica emergia naturalmente das equações. No ano de 1929, Edwin Hubble obteve evidências observacionais de que o Universo está em expansão, o que foi uma robusta evidência para o modelo do Big Bang, proposto poucos anos antes. Ele afirma que o Universo iniciou pequeno e denso, expandindo-se e resfriando-se até atingir seu atual estado.Em 1998, um novo avanço imprevisto: a descoberta de que o Universo encontra-se em um processo de expansão acelerada. A gravitação como a conhecemosé uma força atrativa e, dessa maneira, esperaríamos um Universo em expansão desacelerada, uma vez que todos os objetos nele contidos atraem-se, freando seu eventual afastamento. A expectativa, entretanto, não se concretizou, e nova física faz-se necessária para explicar os dados observacionais. Um dos grandes temas de fronteira em física, a energia escura, entra em cen...

Uma introdução à evolução do Universo segundo sua geometria e composição

“…Para o desenvolvimento dos nossos estudos iremos considerar o modelo ΛCDM, o qual melhor descreve os atuais dados observacionais [23] e por isso é usualmente denominando Modelo Padrão da Cosmologia ou Cosmologia Padrão [25,26]. Esse modelo leva em consideração as proposições do Big Bang, ou seja, que o Universo teve um início extremamente denso, quente e compacto, seguido de um período inflacionário e uma posterior expansão.…”

“…Esse modelo leva em consideração as proposições do Big Bang, ou seja, que o Universo teve um início extremamente denso, quente e compacto, seguido de um período inflacionário e uma posterior expansão. Sendo assim, muitos também o chamam como Hot Big Bang Model [2,26]. A Cosmologia Padrão leva em consideração o Princípio Cosmológico e como composição atual os seguintes constituintes: matéria bariônica, matéria escura e energia escura.…”

Ensino de astronomia: uma abordagem didática a partir da Teoria da Relatividade Geral

“…A astronomia, uma das ciências mais antigas da humanidade, faz parte da curiosidade do senso comum e está entre os temas que mais despertam o interesse dos jovens na faixa de 15 anos de idade, o que corresponde ao público que tipicamente inicia o ensino médio no Brasil [1,2]. Por ser um tema popular, e reconhecidamente fundante do pensamento científico moderno, diversos países a inserem em seus currículos de ciências.…”

“…Dentre os diversos motivos para isso, podese citar a precariedade da qualificação dos professores para lidar com esse assunto; professores que ocupam vagas fora de sua área de formação; difusão, tanto por professores quanto por estudantes, de concepções presentes no senso comum e sem concordância com o conhecimento produzido pela comunidade científica; e a baixa qualidade dos livros didáticos disponibilizados, que, comumente, dedicam pouca ênfase, quando o fazem, à astronomia, lidando com seus conteúdos de forma superficial e incompleta e, até mesmo, com recurso a sistemáticos erros históricos e conceituais [6]. 2 1 Embora seja documento curricular oficial do Brasil, podem ser tecidas críticas contundentes com relação à BNCC. Consideramos, por exemplo, que ela é resultado de frágil articulação política e de pouco diálogo institucional, além de objeto de enfraquecimento da autonomia curricular das redes de ensino e dos professores, mesmo que tenha a regionalização como um de seus princípios.…”

Astronomia diurna: medida da abertura angular do Sol e da latitude local

“…Especular sobre os enigmas da vida e do universoé parte das preocupações presentes entre os jovens no fim do ensino fundamental, como mostram pesquisas que seguem as diretrizes estabelecidas no projeto ROSE (Relevance of Science Education) realizadas por pesquisadores do Brasil e de diversos países da Europa [1].…”