O aluno poderá entender o movimento solar no local onde reside. O domínio do movimento solar pode influenciar na vida do aluno ao tomar decisões que envolvam iluminação, localização, conforto térmico etc. Para os alunos de Ensino Médio, as observações propostas podem influenciar nas notas das avaliações de Mecânica em função do maior domínio do significado de adotar um referencial ao analisar um movimento.

Trajetória solar e pontos cardeais para alunos do Ensino Fundamental.

Trajetória solar, pontos cardeais e sistemas de referência para alunos do Ensino Médio.

     Professor, embora o sistema Heliostático (sol parado) se mostre superior ao geostático (Terra parada) em vários aspectos que envolvem referenciais fora do nosso planeta, o modelo geostático se mostra mais eficiente para várias análises que envolvem apenas aspectos internos ao nosso planeta. Fique claro que a palavra eficiência aqui entra como sinônimo de simplicidade, ou seja, quanto mais simples melhor.

     Esta aula tem como objetivo incentivar seus alunos a entender algumas características do movimento solar (perceba que a Terra está implícita como referencial) a partir da pesquisa sobre o assunto. Essa aula deverá preferencialmente  ser dividida em 2 momentos de 2 tempos de aula cada separados por alguns dias. A necessidade da divisão em dois momentos, não trabalhando quatro aulas seguidas por exemplo, é possibilitar a discussão em sala após certo amadurecimento da ideia, divergindo consideravelmente do senso comum. Onde será feita a divisão fica a critério do professor, considerando o desenvolvimento da turma no decorrer de cada aula. Inserir aqui o número de pausas e o ponto exato a ser atingido em cada aula deixaria a aula engessada para você, professor. Dependendo da administração de tempo e recursos, o professor pode ainda considerar um maior número de aulas conforme a necessidade dos alunos.

     Fugir ao senso comum nunca é fácil, mesmo quando o senso comum apresenta algo completamente absurdo e facilmente falseado. As representações da natureza nos permitem melhor entender o que se passa a nossa volta, entretanto, em vários momentos usa-se a representação (o modelo) para dizer como a natureza deve se comportar e não verifica-se se a aplicação foi coerente com os fatos.

     A divisão poderá ser feita onde o professor considerar mais coerente. Isso dependerá das respostas dos alunos. A divisão será feita no momento em que os alunos apresentarem certa autonomia ao utilizar o simulador de céu para responder as perguntas propostas.

    Caso o senhor queira, a aula poderá ganhar um aspecto observacional que vai durar todo o ano letivo. Nesse terceiro momento, os alunos deverão iniciar um lento processo de observação solar utilizando referenciais terrestres como montanhas, casas, prédios etc. A observação lenta, gradual, anotada e comparada com certeza resultará em transformações no modo como seus alunos vêem a trajetória do Sol.

    De um modo geral, as perguntas terão um caráter fechado, isso significa uma resposta única sob pena de refazer a resposta. Se os alunos visualizarem o Sol se deslocando com inclinação para o norte, sendo que a inclinação deveria estar para o sul, correções deverão ser feitas por uma decisão do grupo ou, na falta de coesão, pelo professor.

1⁰ Proposta (por ser sugestão, o professor pode ficar à vontade para modificá-lo conforme julgar necessário e coerente com sua realidade)

1- Abrir o simulador de céu, recomenda-se o Stellarium disponível gratuitamente em http://www.stellarium.org/pt/;

2- Utilizar o localizador (tecla F6) para escolher a cidade onde a aula ocorrerá ou outro local. É importante que inicialmente os alunos utilizem os mesmos dados por uma questão de facilitar a mediação com a turma. Mesmo ganhando cara de receita de bolo com a padronização, isso será necessário até perceber que os alunos sabem o que deve ser feito e como fazê-lo. A sugestão de iniciar com a sua cidade é facilitar a identificação do aluno com a atividade.

3- verificar a posição do Sol nascente em diferentes épocas do ano. Apertando a tecla "+" um dia se passará no simulador. Algumas datas não podem deixar de ser observadas com mais atenção, são elas: 21/03, 21/06, 21/09 e 21/12 que são respectivamente, por aproximação, equinócio de outono, solstícios de inverno, equinócio de primavera e solstício de verão. (aqui considerou-se que esta aula será ministrada no Brasil e do lado sul da linha do equador.)

   Até aqui, os aluno deverão encontrar alguma coisa parecida com as imagens abaixo; As imagens abaixo são registros de tela feitos pelo autor dessa aula utilizando o simulador de céu Stellarium, recomendado para esta aula. 

Em 21/03, equinócio de outono, perceba que o Sol nasceu exatamente no leste e sua trajetória está inclinada para o norte. O mesmo ocorrerá no dia 21/09 no equinócio de primavera. Não deixe de notar as marcações feitas em vermelho na imagem, mas não as procure no simulador de céu porque isso foi feito com uma ferramenta de edição de imagem por motivos didáticos.

      Usando a ferramenta de passagem do tempo, localizada na parte inferior da tela na barra de ferramentas, os alunos perceberão que no mesmo dia em que o Sol nasce no leste ele se põe a oeste

Em 21/06, solstício de inverno, o sol nascerá no extremo à esquerda do leste sentido norte. Nesse dia, o Sol vai se pôr no extremo à direita do oeste, sentido norte.

Em 21/12, solstício de verão, o Sol nascerá no extremo à direita do leste e vai se pro no extremo à esquerda do oeste, ambos no sentido sul.

2⁰ proposta: realizar os mesmos procedimentos mudando a latitude. Agora vamos para a linha do equador e ver o que acontece. A mudança de latitude pode ser feita apertando a tecla F5.

As imagens obtidas serão aproximadamente as mostradas abaixo.

Pode ser chato, mas está acabando. Para facilitar, utilize apenas as datas indicadas (21/03, 21/06, 21/09 e 21/12) e repita os procedimentos de observação do Sol nascente e do Sol poente em qualquer latitude do hemisfério norte. Abaixo fica um exemplo.

http://www.youtube.com/watch?v=1EepjLezflg&NR=1&feature=endscreen - Aqui se vê o Sol nascendo em um ambiente com alta umidade, veja os efeitos na atmosfera.

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=3NExLzQYHRw&feature=endscreen - Em um dia menos úmido. No vídeo, uma grande cidade encontra-se à esquerda e no horário vários carros já deveriam estar parados no trânsito emitindo gases.

http://www.youtube.com/watch?v=Gu1iwL5TvUA - Percebam a leve inclinação do movimento solar em relação a uma reta vertical no horizonte.

http://www.youtube.com/watch?v=S9l5Qb0K_TI - Aqui se vê o a redução de luminosidade no pôr do Sol.

http://www.youtube.com/watch?v=21MKmRLL_wE - Aqui se vê o contrário, gravado na cidade de Nova Friburgo - RJ

Todos os procedimentos serão em busca de respostas a situações hipotéticas apresentadas. Embora hipotéticas, algumas delas já podem ter sido vivenciadas por qualquer um dos presentes em sala de aula.

Situação hipotética 1: O senhor Silva pretende se casar e comprar uma casa para viver com sua família. Como a casa pretendida ficará na zona rural, na compra não serão consideradas outras casas ou a presença de prédios. O corretor responsável por indicar um imóvel ao senhor Silva, relatou a diferença de preço de compra em função da posição solar no período matinal ou vespertino, havendo 10% de acréscimo para usufruir do Sol matinal pela frente da casa. A casa pretendida tem suas laterais cortadas ao meio pelo plano leste-oeste e a frente voltada para o ponto cardeal sul. Diante do exposto, pergunta-se:

a) Em que época do ano a casa seria mais barata? (pergunta fechada)

b) Essa resposta é válida para todas as regiões do Brasil? (pergunta aberta)

Situação hipotética 2: Joãozinho, morador da cidade de Bom Jardim (latitude 22° 15') pretende marcar um jogo de futebol com os meninos da escola. Como se trata de futebol amador, o jogo terá um único tempo e isso implica em não trocar de campo com o outro time.

A linha do meio do campo é paralela ao eixo leste oeste e o jogo está marcado para meio dia do próximo solstício de inverno. Considerando que o Sol atrapalha a visão do goleiro e dos jogadores durante o jogo, qual lado Joãozinho deve escolher para que o time prejudicado com a posição do Sol seja o time adversário?

Questão desafio, uma situação real proposta pela IOAA 2012 no Estado do Rio de Janeiro (Olimpíada Internacional de Astronomia).

       No Observatório Nacional do Brasil, localizado na cidade do Rio de Janeiro (22º 54' S, 43º 12' W), há um relógio solar vertical logo acima da porta da cúpula do telescópio de 32cm, dirigido para o norte. O relógio está no plano Leste-Oeste-Zênite e seu gnômon é paralelo ao eixo [de rotação] da Terra. Em que declinação do sol e a que momento do ano (meses e estações) o relógio (i) não funciona durante, pelo menos, um dado período do dia? e (ii) definitivamente não funciona durante o dia?

Gabaritos:

1- Ajudando o senhor Silva

a)  A casa será mais barata "longe" do Solstício de verão. No Solstício de verão o sol nasce pois nessa época o Sol nasce no ponto mais distante do leste sentido norte. Isso significa que a casa vai ser iluminada diretamente durante o período matinal pelos fundos. No solstício de verão o Sol nascerá no ponto mais distante do leste sentido sul, isso significa ter a casa iluminada pela frente com consequente encarecimento no momento da compra

b) essa resposta é válida para qualquer lugar do Brasil, sendo percebida com menor intensidade nas regiões próximas à linha do equador.

Dica de abordagem: mostre a seus alunos que uma mesma casa pode ter 2 preços diferentes apenas por ser apresentada em diferentes épocas do ano. Faça a sugestão de análise de outros fatores que venham a influenciar na compra para decidir a compra da casa própria. A verificação de uma utilidade concreta pode ajudar o aluno no item "interesse pela disciplina".

2- Futebol do joãozinho

R: No solstício de inverno, o Sol passará pela posição mais baixa do ano sobre o ponto cardeal norte ao meio dia solar. Nesse dia, o Sol terá nascido no extremo à esquerda do leste, sentido norte além da inclinação do Sol para o norte em relação ao plano leste oeste. Isso significa que quem estiver olhando para o norte poderá ter sua vista ofuscada pela luz solar. Por esse motivo, Joãozinho deve escolher o lado norte do campo.