Ciencias6 O Ar E O Universo 81j1h
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O ar e o Universo
O ar e o Universo A atmosfera • Em que camada da atmosfera está a maior parte do ar?
HINRICH BAESEMANN / DPA / CORBIS / LATINSTOCK
• O que pode provocar a destruição da camada de ozônio? Que problemas isso pode ocasionar?
Aurora boreal na Noruega (2006). 2
O ar e o Universo
LARS CHRISTENSEN / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
Mesmo que não possamos vê-lo ou prová-lo, o ar existe e é matéria, ou seja, ocupa lugar no espaço.
MOMO PRODUCTIONS / THE IMAGE BANK / GETTY IMAGES
Atmosfera é a camada de ar que envolve o planeta. É formada por uma mistura de gases.
3
O ar e o Universo O ar seco é formado por uma mistura de gases, sendo que o nitrogênio (bolinhas azuis) e o oxigênio (bolinhas vermelhas) estão presentes em maior quantidade que os demais gases (bolinha preta).
Nitrogênio (78%)
Outros (1%)
KLN ARTES GRÁFICAS / ARQUIVO DA EDITORA
KLN ARTES GRÁFICAS / ARQUIVO DA EDITORA
Na atmosfera há também quantidades variáveis de vapor de água e poeira.
Oxigênio (21%) 4
O ar e o Universo As camadas da atmosfera NASA / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
A densidade (concentração) do ar diminui à medida que a altitude aumenta.
troposfera
Troposfera: camada mais baixa da atmosfera, onde está a maior parte do ar. Ela começa no solo e tem, em média, 15 km de altitude. 5
LUÍS MOURA/ / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo altitude 500 km ionosfera
termosfera
Estratosfera: há uma quantidade mínima de oxigênio e maior concentração de gás ozônio, formando a camada de ozônio. Mesosfera: situada perto da região central da atmosfera, é a camada mais fria. Termosfera: onde ocorrem as auroras polares.
80 km mesosfera maior concentração de ozônio
50 km estratosfera 15 km troposfera
Ionosfera: região carregada de eletricidade que vai do início da mesosfera até o final da termosfera. Não é uma camada! Exosfera: formada por hidrogênio e hélio, começa cerca de 500 km acima da Terra e não tem um limite superior definido. 6
O ar e o Universo A destruição da camada de ozônio O uso de gases chamados clorofluorcarbonetos (CFCs) em produtos na forma de sprays (inseticidas, desodorantes, etc.) causa problemas:
raios UV
CFCs ozônio
oxigênio
“buracos” na camada de ozônio
Nos buracos da camada de ozônio, os raios ultravioleta am em maior quantidade, o que pode trazer prejuízos à nossa saúde, à agricultura e aos ecossistemas aquáticos.
7
O ar e o Universo A atmosfera e a temperatura do planeta com atmosfera: 15°C
temperatura média da Terra
sem atmosfera: −15°C
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
A atmosfera funciona como o vidro de uma estufa, mantendo a temperatura do planeta estável. Sol
luz do Sol
calor
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O ar e o Universo Esse efeito da atmosfera sobre a temperatura da Terra é chamado de efeito estufa.
Sol
parte do calor escapa para o espaço
radiação solar
atmosfera
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
parte do calor é retida na Terra
O desequilíbrio no efeito estufa, provocado pela emissão de gases poluentes pelas fábricas e veículos, pode causar mudanças no clima do planeta. 9
O ar e o Universo IGNACIO SALAVERRIA / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
Do que é feito o ar
No topo do monte Everest, a 8 848 m de altitude, há apenas 30% do oxigênio que existe na atmosfera no nível do mar.
• Que fenômenos consomem o oxigênio do ar e produzem gás carbônico? • O que pode estar provocando o aquecimento global? Que problemas isso pode causar? 10
O ar e o Universo O oxigênio e a combustão Para que alguma coisa queime, é necessária a presença de oxigênio.
O oxigênio combina-se com outras substâncias, liberando grande quantidade de calor em um curto espaço de tempo.
ESTER CARVALHO / ARQUIVO DA EDITORA
O processo de queima é chamado de combustão.
Substância queimada = combustível Gás oxigênio = comburente 11
A energia armazenada no combustível é liberada na forma de calor e também de luz, como no caso da vela.
MARIO / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
ELIANE FERREIRA / ACERVO DA FOTÓGRAFA
O ar e o Universo
Na combustão, os combustíveis são transformados em outras substâncias: o gás carbônico e o vapor de água. 12
O ar e o Universo Quase todos os seres vivos usam o oxigênio para liberar energia dos alimentos em um processo chamado de respiração celular aeróbia.
glicose + oxigênio
gás carbônico + água
Os seres que não podem viver sem gás oxigênio são chamados de seres aeróbios. Na fotossíntese, plantas e algas absorvem água e gás carbônico do ambiente, que são usados na produção de açúcares.
gás carbônico + água
glicose + oxigênio
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O ar e o Universo ozônio oxigênio atmosférico
Ele é produzido pela fotossíntese e consumido pela respiração, combustão ou decomposição aeróbia. Esses processos formam o ciclo do oxigênio.
fotossíntese
combustão
fotossíntese
respiração e decomposição
O oxigênio circula na natureza.
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
respiração e decomposição algas e plantas aquáticas
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O gás carbônico • É encontrado naturalmente na atmosfera • Representa 0,03% do ar • Encontrado em águas gaseificadas e refrigerantes respiração
gás carbônico
combustão
fotossíntese respiração e decomposição
fotossíntese
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
DENIS LARKIN / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
carbono na forma de moléculas orgânicas de seres vivos carbono da terra petróleo
carvão carbono em combustíveis fósseis
O gás carbônico é usado pelas plantas na fotossíntese e produzido pela respiração dos seres vivos e faz parte do ciclo do carbono. 15
O ar e o Universo A concentração de gás carbônico na atmosfera vem aumentando ao longo dos anos, principalmente pela queima de combustíveis fósseis. maior concentração de gás carbônico
Sol
parte do calor escapa para o espaço
intensificação do efeito estufa
aumento da temperatura média do planeta
radiação solar atmosfera
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
parte do calor é retida na Terra
Consequências: • Degelo das calotas polares
AQUECIMENTO GLOBAL
• Elevação do nível do mar • Alteração do regime de chuvas e do clima 16
O ar e o Universo O ciclo do nitrogênio
Sais minerais com nitrogênio são absorvidos pelas plantas
gás nitrogênio na atmosfera
leguminosa Bactérias transformam o gás nitrogênio do ar em compostos de nitrogênio.
Bactérias transformam sais de nitrogênio em gás nitrogênio
Bactérias produzem sais de nitrogênio a partir de restos orgânicos em decomposição
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
Algumas bactérias capturam o nitrogênio atmosférico e o transformam em compostos essenciais para o crescimento das plantas, em um processo chamado de fixação do nitrogênio.
Esses compostos são aproveitados pelas plantas na construção do seu corpo. 17
Os gases nobres • Argônio, neônio, xenônio, hélio e radônio • Correspondem a menos de 1% do ar atmosférico • Dificilmente se combinam com outras substâncias
LAILI / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
KARIN HILDEBRAND LAU / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
CHARLES SHAPIRO / SHUTTERSTOACK / GLOW IMAGES
• São utilizados para preencher letreiros luminosos, lâmpadas incandescentes, balões, etc.
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O ar e o Universo O vapor de água
vapor de água
DAVID IIZUKA / ARQUIVO DA EDITORA
O vapor existente na atmosfera origina-se da evaporação da água dos rios, mares, lagos e do solo; e também da respiração e transpiração dos seres vivos. A relação entre a quantidade de vapor de água existente em um certo momento na atmosfera e a quantidade máxima de água que ela pode conter é chamada de umidade relativa do ar.
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O ar e o Universo GG / AGE FOTOSTOCK / EASYPIX BRASIL
As propriedades do ar
O ar dentro do balão está sob pressão. • O que é pressão atmosférica? • Como ela varia com a altitude? • Por que isso acontece?
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O ar e o Universo
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / ARQUIVO DA EDITORA
O balão cheio de ar pesa mais que o balão vazio. Isso mostra que o ar tem massa e peso.
As paredes esticadas do balão cheio mostram que o ar exerce pressão sobre toda a superfície do recipiente que o contém. Assim como todos os gases, o ar tende a se espalhar e preencher todo o espaço disponível no ambiente. Essa propriedade é chamada de expansibilidade. 21
O ar e o Universo
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / ARQUIVO DA EDITORA
O ar tem alta compressibilidade, ou seja, pode diminuir de volume quando comprimido.
Quando o êmbolo é solto, porém, ele volta à posição inicial porque o ar volta a ocupar todo o volume da seringa. Isso mostra que o ar também tem alta elasticidade: quando cessa a compressão, ele volta ao volume inicial. 22
O ar e o Universo A pressão atmosférica
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / THE NEXT
A atmosfera exerce pressão sobre todos os objetos que ela envolve, e também sobre a superfície da Terra.
Essa pressão se deve ao peso da massa de ar sobre a superfície do planeta ou sobre qualquer corpo. 23
Estamos envolvidos pelo ar atmosférico e a pressão atmosférica faz parte do nosso dia a dia!
ADILSON SECCO / ARQUIVO DA EDITORA
pressão atmosférica
parede
O ar é forçado a sair pela compressão.
A pressão do ar aqui é menor do que a pressão atmosférica.
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
ar rarefeito
Ao contrário do desentupidor, nosso corpo não se deforma porque os líquidos e gases dentro dos organismos exercem uma pressão de dentro para fora com a mesma intensidade da pressão atmosférica. 24
O ar e o Universo Medindo a pressão atmosférica
pressão da coluna de mercúrio
mercúrio
pressão atmosférica
1m
CLÁUDIO CHIYO / ARQUIVO DA EDITORA
Em 1643, Torricelli realizou uma experiência que confirmou a existência da pressão atmosférica.
76 cm mercúrio
A pressão atmosférica é igual à pressão exercida pela coluna de mercúrio; por isso o mercúrio parou de descer. Com base nesse experimento foram construídos os primeiros barômetros. 25
O ar e o Universo pressão atmosférica
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Ao nível do mar a pressão costuma ficar em torno de 76 cm (ou 760 milímetros) de mercúrio. pressão atmosférica 70 cm
76 cm
nível do mar
Quanto maior a altitude de um lugar, menor é a camada de ar sobre ele e, portanto, menor é a pressão atmosférica. 26
O ar e o Universo OSTILL / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
A previsão do tempo
• Que instrumentos e medidas são usados para fazer a previsão do tempo? 27
O ar e o Universo
Tempo x Clima O tempo se refere às condições atmosféricas em um dado momento. O clima se refere à média das condições atmosféricas ao longo de um período maior de tempo.
ANTÔNIO GAUDÉRIO / FOLHAPRESS
Meteorologia é a ciência que estuda as condições atmosféricas e, com isso, auxilia na previsão do tempo.
A previsão do tempo nos auxilia em vários momentos do nosso dia a dia e em várias atividades desenvolvidas pelo homem. 28
O ar e o Universo As nuvens Nuvens são formadas por um grande número de gotículas de água ou de cristais de gelo. São classificadas por sua altura e forma.
SERG64 / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
FRANS LANTING / FRANS LANTING PHOTOGRAPHY / LATINSTOCK
Cirrus: altas e de cor branca, se parecem com cabelos brancos.
Cumulus: brancas, formam grande grupos que se parecem com algodão 29
GUIDO COZZI / ATLANTIDE PHOTOTRAVEL / CORBIS / LATINSTOCK
MICHAEL S. YAMASHITA / CORBIS / LATINSTOCK
O ar e o Universo
MARK A. SCHNEIDER / PHOTORESEARCHERS / LATINSTOCK
Nimbus: cinza-escuras, são indicação de chuva.
Stratus: formam grandes camadas que cobrem o céu, podem originar chuvas fracas.
Cumulonimbus: escuras, costumam provocar chuvas fortes, trovoadas e relâmpagos. 30
O ar e o Universo Uma massa de ar é formada por uma imensa porção de ar, onde as condições de umidade, pressão e temperatura são praticamente uniformes.
Massas vindas de regiões polares são frias.
Massas vindas de regiões tropicais são quentes.
Quando duas massas de ar diferentes encontram-se, forma-se uma frente, que é a superfície de contato entre as massas.
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LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo Frente quente: ar quente
Ventos fracos e chuvas leves.
Frente fria: Ventos fortes, queda de temperatura e chuvas fortes.
massa de ar quente sobe chuva
massa de ar frio
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
ar frio
frente fria avança 32
O ar e o Universo
AR-P / KINO.COM.BR
A. PARRAMÓN / AP PHOTO
JACEK / KINO.COM.BR
A umidade relativa do ar pode ser medida por uma aparelho chamado higrômetro. A quantidade de chuvas em uma região é medida pelo pluviômetro.
Higrógrafo e termo-higrógrafo digital. Higrógrafo é um higrômetro que registra em um papel a variação da umidade. Pluviômetro.
Mudanças na pressão atmosférica podem indicar a aproximação de chuvas ou a melhora do tempo. 33
O ar e o Universo A temperatura
GABOR NEMES / KINO.COM.BR
Nas estações meteorológicas são usados termômetros de vários tipos e diversos outros instrumentos que analisam os fatores que auxiliam na previsão do tempo.
FERNANDO FAVORETTO / CRIAR IMAGEM
Utilizando um termômetro, é possível comparar a variação de temperatura de um dia para outro ou no mesmo dia.
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Os ventos Ar quente: é menos denso, tende a subir. Ar frio: é mais denso, tende a descer.
PAULA STEPHENS / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
Massas de ar podem se deslocar de acordo com a sua temperatura.
Deslocamento vertical = correntes de ar Deslocamento horizontal = ventos
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O ar e o Universo
ar quente
ar frio
ar frio
ar quente ar frio
Brisa marítima, do mar para a terra.
brisa
ILUSTRAÇÕES: HIROE SASAKI / ARQUIVO DA EDITORA
As brisas são exemplos de ventos locais, mas há também os ventos globais, provocados pelo deslocamento de imensas massas de ar.
Brisa terrestre, da terra para o mar.
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Qual é a direção do vento? A direção do vento é determinada pelo ponto cardeal de onde vem o vento e pode ser observada com o uso de uma biruta.
STANISLAFF / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
Já a velocidade do vento é medida por instrumentos chamados de anemômetros.
R-P / KINO.COM.BR
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O ar e o Universo NASA/CNP / CORBIS / LATINSTOCK
ERICNGUYEN / CORBIS / LATINSTOCK
Quando os ventos atingem velocidades muito altas podem se formar furacões (também chamados de tufões ou ciclones) e tornados.
Ciclone Catarina (2004).
Tornado no Kansas (2004). 38
O ar e o Universo Utilizam diversos instrumentos para registrar variações de temperatura, umidade do ar, pressão atmosférica, velocidade dos ventos, etc.
FONTE: FOLHA S.PAULO, 28 JUL. 2011.
Estações meteorológicas
Com todos esses dados os meteorologistas fazem a previsão do tempo diariamente para cada região do país.
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O ar e o Universo O ar e a nossa saúde • De que forma o ar pode ficar poluído?
MARCELO JUSTO / FOLHAPRESS
MOODBOARD / CORBIS / LATINSTOCK
• Que doenças podem ser transmitidas pelo ar?
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O ar e o Universo Bactérias e vírus são microrganismos patogênicos, ou seja, invadem o corpo e causam doenças. Podem ser transmitidos através do ar.
Gripe: doença provocada por vírus. Sintomas fraqueza, dor de garganta, tosse, espirro, febre e dores no corpo. Resfriado: doença provocada por vírus. Sintomas parecidos com os da gripe, porém, não há fraqueza ou febre.
LEUNGCHOPAN / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
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Sarampo, rubéola e catapora: viroses que atingem principalmente crianças. Sintomas manchas na pele, febre e outros sintomas.
WATNEY COLLECTION / EASYPIX BRASIL
O ar e o Universo
Meningite: provocada por bactérias ou por vírus, afeta as membranas que envolvem o sistema nervoso (meninges). Sintomas febre, dor de cabeça intensa, vômitos e rigidez dos músculos da nuca.
Manchas de sarampo. 42
O ar e o Universo Tuberculose: provocada por uma bactéria que ataca os pulmões. Sintomas
febre, perda de peso, tosse, cansaço e outros sintomas.
Pneumonia: causada por vírus, bactérias ou outros microrganismos, ataca os pulmões.
ALFREDO FRANCO / ARQUIVO DA EDITORA
Sintomas tosse, febre, mal-estar, dores no peito e nas costas e outros sintomas.
Radiografia dos pulmões ajuda a diagnosticar a tuberculose. 43
HAROLDO PALO JR. / KINO.COM.BR
O ar e o Universo A poluição do ar Monóxido de carbono: gás invisível e sem cheiro eliminado pelos escapamentos dos veículos. Compostos de nitrogênio e enxofre: gases produzidos pela queima de carvão mineral e derivados do petróleo. Principais compostos da chuva ácida! Milhões de toneladas de gases e partículas são lançados diariamente na atmosfera!
Poluição do ar em Cubatão (SP), 2011. 44
O ar e o Universo Os problemas da poluição pioram quando ocorre a chamada inversão térmica.
situação normal
ar mais frio
ar frio
ar frio
ar quente
ar quente
ar frio
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Geralmente, o calor do solo a para o ar, que fica quente e sobe, carregando poluentes.
inversão térmica
No inverno, o solo pode esfriar muito e o ar frio próximo a ele não sobe. Os poluentes acumulam-se próximos à superfície. 45
O ar e o Universo O que fazer para reduzir a poluição do ar Utilizar catalisadores no escapamento dos carros Manter o motor do carro sempre regulado Investir em transportes coletivos, principalmente os movidos a combustíveis menos poluentes Orientar, fiscalizar e multar indústrias que não utilizam filtros antipoluentes Diminuir o uso de combustíveis fósseis Aumentar a exploração de fontes renováveis de energia Criar áreas verdes e centros de lazer em centros urbanos
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O ar e o Universo
• Você sabe a diferença entre uma galáxia e uma constelação? • Quais instrumentos e veículos podem ser usados na exploração do espaço?
BABAK TAFRESHI / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
Estrelas, constelações e galáxias
A estrela Sirius é o ponto maior e mais brilhante no alto da foto. 47
O ar e o Universo As constelações
NORA GOOD / RADIUS IMAGES / LATINSTOCK
Povos antigos relacionaram agrupamentos de estrelas com algumas figuras para facilitar sua identificação, criando as constelações.
Constelação de Escorpião.
Os astrônomos dividem o céu em 88 constelações e as utilizam para indicar direções e delimitar certas regiões. 48
O ar e o Universo O zodíaco O grupo de constelações que marcam periodicamente a agem aparente do Sol foi chamado de zodíaco. Aquário Carneiro
Capricórnio Sagitário
Peixes
REPRODUÇÃO / ARQUIVO DA EDITORA
Touro
Escorpião Balança Virgem Leão
Gêmeos
Câncer
Zodíaco vem do grego zodiakós e significa ‘faixa de animais’. 49
O ar e o Universo As estrelas Quando olhamos para as estrelas, o que captamos é a luz emitida por elas. A luz não se propaga instantaneamente e pode demorar muito para que a luz de uma estrela chegue até nós. A luz da estrela Próxima do Centauro leva cerca de 4,2 anos para chegar aqui. A luz do Sol, que está mais próximo de nós, leva cerca de 8 minutos.
MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Próxima do Centauro Sirius B Terra
Sol
Quando olhamos para as estrelas, o que vemos é o ado delas! 50
O ar e o Universo Um ano-luz é a distância que a luz percorre no espaço vazio no período de um ano, ou seja, cerca de 9,46 trilhões de quilômetros. A cor das estrelas vistas por um telescópio dá uma ideia de sua temperatura:
estrelas menos quentes
estrelas mais quentes
estrelas muito quentes
Os astrônomos estudam também as ondas de rádio, os raios X e outras formas de energia emitidas pelas estrelas. 51
O ar e o Universo Galáxia é um enorme aglomerado de estrelas, nuvens de gás, poeira e outros corpos. O Universo contém mais de 200 bilhões de galáxias!
MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
A galáxia onde está o nosso planeta é a Via Láctea. O Sistema Solar é apenas um pequeno ponto dentro da Via Láctea.
Sistema Solar
52
Nossa galáxia mede cerca de 120 mil anos-luz de uma ponta a outra e contém de 200 a 500 bilhões de estrelas!
Uma das galáxias próximas à Via Láctea é a de Andrômeda.
MATTHEW RUSSELL / VISUALS UNLIMITED / CORBIS / LATINSTOCK
O ar e o Universo
Galáxia de Andrômeda.
Numa galáxia, o que une os corpos é a força gravitacional, uma força de atração entre todos os corpos do Universo. Essa força depende da massa dos corpos e da distância entre eles. 53
O ar e o Universo Explorando o espaço
CLÁUDIO PEDROSO / ANGULAR
STEVE NAGY / DESIGN PICS / CORBIS / LATINSTOCK
A observação do espaço foi impulsionada pela invenção do telescópio no século XVII.
Telescópio espacial Hubble em órbita ao redor da Terra.
Telescópio que usa lentes para captar a luz.
Hoje temos telescópios que captam luz, radiotelescópios e telescópios espaciais, como o Hubble, além de muitos outros instrumentos. 54
O ar e o Universo DAVID HARDY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
NASA / SCIENCE SOURCE / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
QI HENG / XINHUA PRESS / CORBIS / LATINSTOCK
Satélites artificiais, naves e sondas, todos lançados por foguetes espaciais, ajudam a ampliar nosso conhecimento sobre o espaço.
Estação Espacial Internacional.
Sonda espacial.
Ônibus espacial Discovery.
55
O ar e o Universo
• Quais são os planetas do Sistema Solar?
• O que são asteroides, cometas e meteoritos?
JERRY SCHAD / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
O Sistema Solar
Planeta Vênus e a Lua. 56
O ar e o Universo
FONTE: THE EYEWITNESS ATLAS OF THE WORLD, DORLING KINDERSLEY.
O Sistema Solar é formado pelo Sol e pelos planetas que giram ao redor dele, além de outros corpos celestes menores, como planetas-anões, Luas (satélites naturais) e asteroides.
Todos esses corpos se mantêm girando em torno do Sol pela ação da força gravitacional. 57
O ar e o Universo Planetas e estrelas As constelações parecem mudar de posição, embora a posição de uma estrela em relação a outra pareça fixa. Lobo
Via Láctea
Início do inverno Hidra Centauro
Escorpião
Vela
Sagitário
Pavão
FONTE: FARIA, ROMILDO P., VISÃO PARA O UNIVERSO. SÃO PAULO, 1999.
Cruzeiro do Sul
Já o movimento dos planetas é facilmente percebido: eles se movem com muita rapidez, tanto uns em relação aos outros quanto em relação à posição aparente das estrelas. 58
O ar e o Universo Planetas e estrelas As constelações parecem mudar de posição, embora a posição de uma estrela em relação a outra pareça fixa. Via Láctea
Sírio Cão Maior Rigel
Verão Órion Betelgeuse Aldebarã Touro
Pólux Castor Caranguejo
Plêiades Carneiro Peixes
Gêmeos
Capela
FONTE: FARIA, ROMILDO P., VISÃO PARA O UNIVERSO. SÃO PAULO, 1999.
Híades
Prócion Cão Menor
Já o movimento dos planetas é facilmente percebido: eles se movem com muita rapidez, tanto uns em relação aos outros quanto em relação à posição aparente das estrelas. 59
O ar e o Universo Os movimentos dos planetas Dois movimentos principais: Translação – órbita elíptica ao redor do Sol.
Sol
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Rotação – giro sobre o próprio eixo imaginário. Mercúrio
Terrra Júpiter Netuno
Saturno
Marte
Vênus
Urano
60
A origem do Sistema Solar
nuvem de poeira e gás
O Sol e os planetas surgiram há cerca de 4,6 bilhões de anos como resultado da ação da força gravitacional sobre uma nuvem de poeira e gás.
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
núcleo da matéria
formação das órbitas dos planetas
Sol
Origem e evolução do Sistema Solar. 61
O ar e o Universo O Sol
SOHO-EIT / NASA/ESA / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Diâmetro: 1,4 milhão de quilômetros. Massa: 333 mil vezes maior que a da Terra (6x1024kg). Distância média do Sol à Terra: 150 milhões de quilômetros. • Emite luz por causa das transformações que acontecem em seu núcleo • Temperatura do núcleo: 15 000 000 °C • Temperatura da superfície: C 5 500 000 °
62
O ar e o Universo Link para Diâmetro: 4 875 km. ambiente online Distância média do Sol: 57,9 milhões de quilômetros. O menor planeta. Sem água e quase nenhuma atmosfera. Não possui satélites.
Vênus Diâmetro: 12 104 km. Distância média do Sol: 108,2 milhões de quilômetros. C Temperatura de superfície mais alta (464 °). Não existe água. Não possui satélites.
FONTE: WWW.PA.MSU.EDU / ARQUIVO DA EDITORA
DETLEV VAN RAVENSWAAY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Mercúrio
63
Terra
NASA / SCIENCE FACTION / CORBIS / LATINSTOCK
Diâmetro: 12 756 km. Distância média do Sol: 150 milhões de quilômetros. O maior entre os planetas rochosos. Possui um satélite, a Lua.
LEE PRINCE / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
Marte Diâmetro: 6 786 km. Distância média do Sol: 227,9 milhões de quilômetros. Não há água líquida nesse planeta. Possui dois satélites.
64
NASA / SCIENCE FACTION / CORBIS / LATINSTOCK
Júpiter Diâmetro: 142 984 km. Distância média do Sol: 778,3 milhões de quilômetros. Maior que todos os planetas do Sistema Solar juntos. Possui 63 satélites.
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
Saturno Diâmetro: 120 536 km. Distância média do Sol: 1,4 bilhão de quilômetros. Anéis formados por pedaços de gelo e rochas. Possui 60 satélites.
65
Urano
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
Diâmetro: 51 108 km. Distância média do Sol: 2,9 bilhões de quilômetros. Também possui anéis, só que mais finos e escuros. Possui 27 satélites.
DENIS SCOTT / CORBIS / LATINSTOCK
O ar e o Universo
Netuno Diâmetro: 49 538 km. Distância média do Sol: 4,5 bilhões de quilômetros. Ao redor do núcleo há um oceano de água. Possui 13 satélites.
66
O ar e o Universo Diâmetro: 2 306 km. Distância média do Sol: 5,9 bilhões de quilômetros. Possui 3 satélites. Na órbita de Plutão há vários corpos celestes que, em conjunto, têm massa comparável à do próprio Plutão. A vizinhança de sua órbita não está livre, o que impede que Plutão seja classificado como um planeta.
Terra
Lua Plutão
DETLEV VAN RAVENSWAAY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Plutão, um planeta-anão
Ceres
Proporção de tamanho entre Terra, Lua e planetas-anões. 67
Os asteroides
ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Parecem grandes rochas de formato irregular e se formaram durante a origem do Sistema Solar. Seu tamanho varia de algumas dezenas de metros a milhares de quilômetros.
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
Os cometas Originaram-se de restos da formação do Sistema Solar e permanecem em órbitas distantes do Sol.
68
O ar e o Universo
Núcleo (sólido)
Cauda (gás e poeira)
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
Quando os cometas se aproximam do Sol, o gelo de seu núcleo sublima e ocorre liberação de gás e poeira, que formam uma cabeleira e uma ou mais caudas.
Cabeleira (gás e poeira)
À medida que ele se afasta do Sol, a cauda e a cabeleira somem. 69
Meteoroides: fragmentos de matéria encontrados fora da atmosfera terrestre. Meteoros: meteoroides que são atraídos pela força gravitacional da Terra e caem com grande velocidade, até serem destruídos. O atrito com o ar torna-os incandescentes (“estrelas cadentes”).
JOHN CHUMACK / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
O ar e o Universo
Meteoritos: fragmentos maiores que não são destruídos e caem na Terra. Podem formar imensas crateras.
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O ar e o Universo Existe vida em outros planetas?
GENE BLEVINS / LA DAILY NEWS / CORBIS / LATINSTOCK
NASA / SCIENCE PHOTO LIBRARY / SLATINSTOCK
Alguns planetas do Sistema Solar são muito quentes, outros não têm água. Mas será que no meio de bilhões de estrelas não há outro sistema planetário com vida?
Robô Opportunity, usado para analisar e fotografar a superfície de Marte.
Os cientistas acreditam que sim. Talvez seja uma forma de vida semelhante a bactérias, e não vida inteligente. Até agora, porém, nada foi encontrado. 71
A Terra e seu satélite
• Como se pode explicar a sucessão dos dias e das noites e as estações do ano?
GETIDEAKA / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
• E os eclipses: em que condições eles ocorrem?
Lua cheia à noite.. 72
O ar e o Universo Os movimentos da Terra Link para ambiente online eixo imaginário de rotação
dia
raios solares
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Movimento de rotação: movimento da Terra em torno de seu eixo imaginário, de oeste noite para leste.
Esse movimento explica a sucessão de dias e noites. 73
O ar e o Universo Movimento de translação: movimento da Terra ao redor do Sol. Tem a forma de uma figura geométrica chamada elipse.
KLN ARTES GRÁFICAS / ARQUIVO DA EDITORA
barbante esticado
Para dar uma volta completa em torno do Sol, a Terra leva cerca de 365 dias e 6 horas. Essas 6 horas não são consideradas e são acumuladas: a cada 4 anos temos um ano bissexto, com 366 dias. 74
O ar e o Universo As estações do ano As estações do ano dependem das diferenças na incidência da luz sobre a Terra.
luz do Sol
A quantidade de luz que chega à Terra não é a mesma em todos os pontos de sua superfície.
linha do equador
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
eixo imaginário da Terra
Por causa de sua inclinação, cada hemisfério do globo terrestre fica, alternadamente, mais exposto ao Sol durante uma parte do ano. 75
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo Primavera no hemisfério norte. Outono no hemisfério sul.
Verão no hemisfério norte. Inverno no hemisfério sul.
Outono no hemisfério norte. Primavera no hemisfério sul.
Inverno no hemisfério norte. Verão no hemisfério sul.
76
O ar e o Universo Os dias e as noites não têm a mesma duração ao longo do ano por causa da inclinação de 23,5 graus do eixo da Terra em relação ao plano da órbita.
Os dias tendem a ser mais longos (e as noites mais curtas) nas regiões mais ao norte do equador do que nas regiões mais ao sul. LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Verão no hemisfério norte. Inverno no hemisfério sul.
Os dias tenderão a ser mais longos (e as noites mais curtas) nas regiões mais ao sul do equador do que nas regiões mais ao norte.
Inverno no hemisfério norte. Verão no hemisfério sul.
77
O ar e o Universo ÁLBUM / AKG-IMAGES / NASA / LATINSTOCK
A Lua • Diâmetro: 3 476 km
Link para ambiente online
• Não tem atmosfera, nem água, nem vida • Parte interna completamente solidificada • Em sua superfície existem muitas crateras
Movimento de revolução: a Lua dá uma volta completa ao redor da Terra em aproximadamente 27 dias e 8 horas, a mesma duração do seu movimento de rotação. 78
NASA / THE NEW YORK TIMES / LATINSTOCK
O ar e o Universo
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
Em 1969, dois dos tripulantes da nave Apollo 11 andaram no solo lunar. Nessa missão foram colhidas amostras do solo lunar para análise.
O astronauta Neil Armstrong foi o primeiro ser humano a pisar na Lua. 79
O ar e o Universo As fases da Lua A Lua não tem luz própria e a iluminação que ela recebe do Sol varia à medida que percorre sua órbita.
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Vista aqui da Terra, a Lua apresenta diversos aspectos no decorrer de seu trajeto. Lua
Lua Lua Sol
80
O ar e o Universo
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ciclo das fases da Lua é dividido em quatro em função do tamanho da área que aparece iluminada para nós: lua nova, quarto crescente, lua cheia e quarto minguante.
Sol
lua nova quarto minguante
Terra
lua cheia
quarto crescente 81
O ar e o Universo MAURICIO DE SOUSA PRODUÇÕES / ARQUIVO DA EDITORA
Observe a história em quadrinhos:
• O Cascão está falando de que tipo de eclipse? • Você sabia que existe mais de um tipo de eclipse? Os eclipses podem ser solares ou lunares.
82
O ar e o Universo Os eclipses
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Eclipse solar: a Lua, o Sol e a Terra se encontram sobre a mesma reta e a Lua a entre o Sol e a Terra.
LUIZ NOVAES / FOLHAPRESS
Link para ambiente online
umbra
Lua Sol penumbra deslocamento da sombra da Lua sobre a Terra (regiões onde ocorre eclipse total) regiões onde ocorre eclipse parcial
83
O ar e o Universo
Lua
Terra
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O eclipse só acontece de vez em quando porque o plano da órbita lunar é inclinado em relação ao plano da órbita da Terra.
órbita da Terra
órbita da Lua
Se as duas órbitas estivessem no mesmo plano, teríamos um eclipse solar por mês! 84
O ar e o Universo Eclipse lunar: a Terra fica exatamente entre o Sol e a Lua.
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
A sombra da Terra é projetada sobre a Lua, fazendo-a sumir total ou parcialmente.
Os eclipses lunares ocorrem sempre na fase de lua cheia, porque é nessa ocasião que a Terra está entre o Sol e a Lua. 85
O ar e o Universo A atmosfera • Em que camada da atmosfera está a maior parte do ar?
HINRICH BAESEMANN / DPA / CORBIS / LATINSTOCK
• O que pode provocar a destruição da camada de ozônio? Que problemas isso pode ocasionar?
Aurora boreal na Noruega (2006). 2
O ar e o Universo
LARS CHRISTENSEN / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
Mesmo que não possamos vê-lo ou prová-lo, o ar existe e é matéria, ou seja, ocupa lugar no espaço.
MOMO PRODUCTIONS / THE IMAGE BANK / GETTY IMAGES
Atmosfera é a camada de ar que envolve o planeta. É formada por uma mistura de gases.
3
O ar e o Universo O ar seco é formado por uma mistura de gases, sendo que o nitrogênio (bolinhas azuis) e o oxigênio (bolinhas vermelhas) estão presentes em maior quantidade que os demais gases (bolinha preta).
Nitrogênio (78%)
Outros (1%)
KLN ARTES GRÁFICAS / ARQUIVO DA EDITORA
KLN ARTES GRÁFICAS / ARQUIVO DA EDITORA
Na atmosfera há também quantidades variáveis de vapor de água e poeira.
Oxigênio (21%) 4
O ar e o Universo As camadas da atmosfera NASA / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
A densidade (concentração) do ar diminui à medida que a altitude aumenta.
troposfera
Troposfera: camada mais baixa da atmosfera, onde está a maior parte do ar. Ela começa no solo e tem, em média, 15 km de altitude. 5
LUÍS MOURA/ / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo altitude 500 km ionosfera
termosfera
Estratosfera: há uma quantidade mínima de oxigênio e maior concentração de gás ozônio, formando a camada de ozônio. Mesosfera: situada perto da região central da atmosfera, é a camada mais fria. Termosfera: onde ocorrem as auroras polares.
80 km mesosfera maior concentração de ozônio
50 km estratosfera 15 km troposfera
Ionosfera: região carregada de eletricidade que vai do início da mesosfera até o final da termosfera. Não é uma camada! Exosfera: formada por hidrogênio e hélio, começa cerca de 500 km acima da Terra e não tem um limite superior definido. 6
O ar e o Universo A destruição da camada de ozônio O uso de gases chamados clorofluorcarbonetos (CFCs) em produtos na forma de sprays (inseticidas, desodorantes, etc.) causa problemas:
raios UV
CFCs ozônio
oxigênio
“buracos” na camada de ozônio
Nos buracos da camada de ozônio, os raios ultravioleta am em maior quantidade, o que pode trazer prejuízos à nossa saúde, à agricultura e aos ecossistemas aquáticos.
7
O ar e o Universo A atmosfera e a temperatura do planeta com atmosfera: 15°C
temperatura média da Terra
sem atmosfera: −15°C
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
A atmosfera funciona como o vidro de uma estufa, mantendo a temperatura do planeta estável. Sol
luz do Sol
calor
8
O ar e o Universo Esse efeito da atmosfera sobre a temperatura da Terra é chamado de efeito estufa.
Sol
parte do calor escapa para o espaço
radiação solar
atmosfera
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
parte do calor é retida na Terra
O desequilíbrio no efeito estufa, provocado pela emissão de gases poluentes pelas fábricas e veículos, pode causar mudanças no clima do planeta. 9
O ar e o Universo IGNACIO SALAVERRIA / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
Do que é feito o ar
No topo do monte Everest, a 8 848 m de altitude, há apenas 30% do oxigênio que existe na atmosfera no nível do mar.
• Que fenômenos consomem o oxigênio do ar e produzem gás carbônico? • O que pode estar provocando o aquecimento global? Que problemas isso pode causar? 10
O ar e o Universo O oxigênio e a combustão Para que alguma coisa queime, é necessária a presença de oxigênio.
O oxigênio combina-se com outras substâncias, liberando grande quantidade de calor em um curto espaço de tempo.
ESTER CARVALHO / ARQUIVO DA EDITORA
O processo de queima é chamado de combustão.
Substância queimada = combustível Gás oxigênio = comburente 11
A energia armazenada no combustível é liberada na forma de calor e também de luz, como no caso da vela.
MARIO / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
ELIANE FERREIRA / ACERVO DA FOTÓGRAFA
O ar e o Universo
Na combustão, os combustíveis são transformados em outras substâncias: o gás carbônico e o vapor de água. 12
O ar e o Universo Quase todos os seres vivos usam o oxigênio para liberar energia dos alimentos em um processo chamado de respiração celular aeróbia.
glicose + oxigênio
gás carbônico + água
Os seres que não podem viver sem gás oxigênio são chamados de seres aeróbios. Na fotossíntese, plantas e algas absorvem água e gás carbônico do ambiente, que são usados na produção de açúcares.
gás carbônico + água
glicose + oxigênio
13
O ar e o Universo ozônio oxigênio atmosférico
Ele é produzido pela fotossíntese e consumido pela respiração, combustão ou decomposição aeróbia. Esses processos formam o ciclo do oxigênio.
fotossíntese
combustão
fotossíntese
respiração e decomposição
O oxigênio circula na natureza.
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
respiração e decomposição algas e plantas aquáticas
14
O gás carbônico • É encontrado naturalmente na atmosfera • Representa 0,03% do ar • Encontrado em águas gaseificadas e refrigerantes respiração
gás carbônico
combustão
fotossíntese respiração e decomposição
fotossíntese
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
DENIS LARKIN / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
carbono na forma de moléculas orgânicas de seres vivos carbono da terra petróleo
carvão carbono em combustíveis fósseis
O gás carbônico é usado pelas plantas na fotossíntese e produzido pela respiração dos seres vivos e faz parte do ciclo do carbono. 15
O ar e o Universo A concentração de gás carbônico na atmosfera vem aumentando ao longo dos anos, principalmente pela queima de combustíveis fósseis. maior concentração de gás carbônico
Sol
parte do calor escapa para o espaço
intensificação do efeito estufa
aumento da temperatura média do planeta
radiação solar atmosfera
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
parte do calor é retida na Terra
Consequências: • Degelo das calotas polares
AQUECIMENTO GLOBAL
• Elevação do nível do mar • Alteração do regime de chuvas e do clima 16
O ar e o Universo O ciclo do nitrogênio
Sais minerais com nitrogênio são absorvidos pelas plantas
gás nitrogênio na atmosfera
leguminosa Bactérias transformam o gás nitrogênio do ar em compostos de nitrogênio.
Bactérias transformam sais de nitrogênio em gás nitrogênio
Bactérias produzem sais de nitrogênio a partir de restos orgânicos em decomposição
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
Algumas bactérias capturam o nitrogênio atmosférico e o transformam em compostos essenciais para o crescimento das plantas, em um processo chamado de fixação do nitrogênio.
Esses compostos são aproveitados pelas plantas na construção do seu corpo. 17
Os gases nobres • Argônio, neônio, xenônio, hélio e radônio • Correspondem a menos de 1% do ar atmosférico • Dificilmente se combinam com outras substâncias
LAILI / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
KARIN HILDEBRAND LAU / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
CHARLES SHAPIRO / SHUTTERSTOACK / GLOW IMAGES
• São utilizados para preencher letreiros luminosos, lâmpadas incandescentes, balões, etc.
18
O ar e o Universo O vapor de água
vapor de água
DAVID IIZUKA / ARQUIVO DA EDITORA
O vapor existente na atmosfera origina-se da evaporação da água dos rios, mares, lagos e do solo; e também da respiração e transpiração dos seres vivos. A relação entre a quantidade de vapor de água existente em um certo momento na atmosfera e a quantidade máxima de água que ela pode conter é chamada de umidade relativa do ar.
19
O ar e o Universo GG / AGE FOTOSTOCK / EASYPIX BRASIL
As propriedades do ar
O ar dentro do balão está sob pressão. • O que é pressão atmosférica? • Como ela varia com a altitude? • Por que isso acontece?
20
O ar e o Universo
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / ARQUIVO DA EDITORA
O balão cheio de ar pesa mais que o balão vazio. Isso mostra que o ar tem massa e peso.
As paredes esticadas do balão cheio mostram que o ar exerce pressão sobre toda a superfície do recipiente que o contém. Assim como todos os gases, o ar tende a se espalhar e preencher todo o espaço disponível no ambiente. Essa propriedade é chamada de expansibilidade. 21
O ar e o Universo
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / ARQUIVO DA EDITORA
O ar tem alta compressibilidade, ou seja, pode diminuir de volume quando comprimido.
Quando o êmbolo é solto, porém, ele volta à posição inicial porque o ar volta a ocupar todo o volume da seringa. Isso mostra que o ar também tem alta elasticidade: quando cessa a compressão, ele volta ao volume inicial. 22
O ar e o Universo A pressão atmosférica
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / THE NEXT
A atmosfera exerce pressão sobre todos os objetos que ela envolve, e também sobre a superfície da Terra.
Essa pressão se deve ao peso da massa de ar sobre a superfície do planeta ou sobre qualquer corpo. 23
Estamos envolvidos pelo ar atmosférico e a pressão atmosférica faz parte do nosso dia a dia!
ADILSON SECCO / ARQUIVO DA EDITORA
pressão atmosférica
parede
O ar é forçado a sair pela compressão.
A pressão do ar aqui é menor do que a pressão atmosférica.
FOTOS: SÉRGIO DOTTA JR. / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
ar rarefeito
Ao contrário do desentupidor, nosso corpo não se deforma porque os líquidos e gases dentro dos organismos exercem uma pressão de dentro para fora com a mesma intensidade da pressão atmosférica. 24
O ar e o Universo Medindo a pressão atmosférica
pressão da coluna de mercúrio
mercúrio
pressão atmosférica
1m
CLÁUDIO CHIYO / ARQUIVO DA EDITORA
Em 1643, Torricelli realizou uma experiência que confirmou a existência da pressão atmosférica.
76 cm mercúrio
A pressão atmosférica é igual à pressão exercida pela coluna de mercúrio; por isso o mercúrio parou de descer. Com base nesse experimento foram construídos os primeiros barômetros. 25
O ar e o Universo pressão atmosférica
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Ao nível do mar a pressão costuma ficar em torno de 76 cm (ou 760 milímetros) de mercúrio. pressão atmosférica 70 cm
76 cm
nível do mar
Quanto maior a altitude de um lugar, menor é a camada de ar sobre ele e, portanto, menor é a pressão atmosférica. 26
O ar e o Universo OSTILL / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
A previsão do tempo
• Que instrumentos e medidas são usados para fazer a previsão do tempo? 27
O ar e o Universo
Tempo x Clima O tempo se refere às condições atmosféricas em um dado momento. O clima se refere à média das condições atmosféricas ao longo de um período maior de tempo.
ANTÔNIO GAUDÉRIO / FOLHAPRESS
Meteorologia é a ciência que estuda as condições atmosféricas e, com isso, auxilia na previsão do tempo.
A previsão do tempo nos auxilia em vários momentos do nosso dia a dia e em várias atividades desenvolvidas pelo homem. 28
O ar e o Universo As nuvens Nuvens são formadas por um grande número de gotículas de água ou de cristais de gelo. São classificadas por sua altura e forma.
SERG64 / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
FRANS LANTING / FRANS LANTING PHOTOGRAPHY / LATINSTOCK
Cirrus: altas e de cor branca, se parecem com cabelos brancos.
Cumulus: brancas, formam grande grupos que se parecem com algodão 29
GUIDO COZZI / ATLANTIDE PHOTOTRAVEL / CORBIS / LATINSTOCK
MICHAEL S. YAMASHITA / CORBIS / LATINSTOCK
O ar e o Universo
MARK A. SCHNEIDER / PHOTORESEARCHERS / LATINSTOCK
Nimbus: cinza-escuras, são indicação de chuva.
Stratus: formam grandes camadas que cobrem o céu, podem originar chuvas fracas.
Cumulonimbus: escuras, costumam provocar chuvas fortes, trovoadas e relâmpagos. 30
O ar e o Universo Uma massa de ar é formada por uma imensa porção de ar, onde as condições de umidade, pressão e temperatura são praticamente uniformes.
Massas vindas de regiões polares são frias.
Massas vindas de regiões tropicais são quentes.
Quando duas massas de ar diferentes encontram-se, forma-se uma frente, que é a superfície de contato entre as massas.
31
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo Frente quente: ar quente
Ventos fracos e chuvas leves.
Frente fria: Ventos fortes, queda de temperatura e chuvas fortes.
massa de ar quente sobe chuva
massa de ar frio
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
ar frio
frente fria avança 32
O ar e o Universo
AR-P / KINO.COM.BR
A. PARRAMÓN / AP PHOTO
JACEK / KINO.COM.BR
A umidade relativa do ar pode ser medida por uma aparelho chamado higrômetro. A quantidade de chuvas em uma região é medida pelo pluviômetro.
Higrógrafo e termo-higrógrafo digital. Higrógrafo é um higrômetro que registra em um papel a variação da umidade. Pluviômetro.
Mudanças na pressão atmosférica podem indicar a aproximação de chuvas ou a melhora do tempo. 33
O ar e o Universo A temperatura
GABOR NEMES / KINO.COM.BR
Nas estações meteorológicas são usados termômetros de vários tipos e diversos outros instrumentos que analisam os fatores que auxiliam na previsão do tempo.
FERNANDO FAVORETTO / CRIAR IMAGEM
Utilizando um termômetro, é possível comparar a variação de temperatura de um dia para outro ou no mesmo dia.
34
Os ventos Ar quente: é menos denso, tende a subir. Ar frio: é mais denso, tende a descer.
PAULA STEPHENS / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
Massas de ar podem se deslocar de acordo com a sua temperatura.
Deslocamento vertical = correntes de ar Deslocamento horizontal = ventos
35
O ar e o Universo
ar quente
ar frio
ar frio
ar quente ar frio
Brisa marítima, do mar para a terra.
brisa
ILUSTRAÇÕES: HIROE SASAKI / ARQUIVO DA EDITORA
As brisas são exemplos de ventos locais, mas há também os ventos globais, provocados pelo deslocamento de imensas massas de ar.
Brisa terrestre, da terra para o mar.
36
Qual é a direção do vento? A direção do vento é determinada pelo ponto cardeal de onde vem o vento e pode ser observada com o uso de uma biruta.
STANISLAFF / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
Já a velocidade do vento é medida por instrumentos chamados de anemômetros.
R-P / KINO.COM.BR
37
O ar e o Universo NASA/CNP / CORBIS / LATINSTOCK
ERICNGUYEN / CORBIS / LATINSTOCK
Quando os ventos atingem velocidades muito altas podem se formar furacões (também chamados de tufões ou ciclones) e tornados.
Ciclone Catarina (2004).
Tornado no Kansas (2004). 38
O ar e o Universo Utilizam diversos instrumentos para registrar variações de temperatura, umidade do ar, pressão atmosférica, velocidade dos ventos, etc.
FONTE: FOLHA S.PAULO, 28 JUL. 2011.
Estações meteorológicas
Com todos esses dados os meteorologistas fazem a previsão do tempo diariamente para cada região do país.
39
O ar e o Universo O ar e a nossa saúde • De que forma o ar pode ficar poluído?
MARCELO JUSTO / FOLHAPRESS
MOODBOARD / CORBIS / LATINSTOCK
• Que doenças podem ser transmitidas pelo ar?
40
O ar e o Universo Bactérias e vírus são microrganismos patogênicos, ou seja, invadem o corpo e causam doenças. Podem ser transmitidos através do ar.
Gripe: doença provocada por vírus. Sintomas fraqueza, dor de garganta, tosse, espirro, febre e dores no corpo. Resfriado: doença provocada por vírus. Sintomas parecidos com os da gripe, porém, não há fraqueza ou febre.
LEUNGCHOPAN / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
41
Sarampo, rubéola e catapora: viroses que atingem principalmente crianças. Sintomas manchas na pele, febre e outros sintomas.
WATNEY COLLECTION / EASYPIX BRASIL
O ar e o Universo
Meningite: provocada por bactérias ou por vírus, afeta as membranas que envolvem o sistema nervoso (meninges). Sintomas febre, dor de cabeça intensa, vômitos e rigidez dos músculos da nuca.
Manchas de sarampo. 42
O ar e o Universo Tuberculose: provocada por uma bactéria que ataca os pulmões. Sintomas
febre, perda de peso, tosse, cansaço e outros sintomas.
Pneumonia: causada por vírus, bactérias ou outros microrganismos, ataca os pulmões.
ALFREDO FRANCO / ARQUIVO DA EDITORA
Sintomas tosse, febre, mal-estar, dores no peito e nas costas e outros sintomas.
Radiografia dos pulmões ajuda a diagnosticar a tuberculose. 43
HAROLDO PALO JR. / KINO.COM.BR
O ar e o Universo A poluição do ar Monóxido de carbono: gás invisível e sem cheiro eliminado pelos escapamentos dos veículos. Compostos de nitrogênio e enxofre: gases produzidos pela queima de carvão mineral e derivados do petróleo. Principais compostos da chuva ácida! Milhões de toneladas de gases e partículas são lançados diariamente na atmosfera!
Poluição do ar em Cubatão (SP), 2011. 44
O ar e o Universo Os problemas da poluição pioram quando ocorre a chamada inversão térmica.
situação normal
ar mais frio
ar frio
ar frio
ar quente
ar quente
ar frio
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Geralmente, o calor do solo a para o ar, que fica quente e sobe, carregando poluentes.
inversão térmica
No inverno, o solo pode esfriar muito e o ar frio próximo a ele não sobe. Os poluentes acumulam-se próximos à superfície. 45
O ar e o Universo O que fazer para reduzir a poluição do ar Utilizar catalisadores no escapamento dos carros Manter o motor do carro sempre regulado Investir em transportes coletivos, principalmente os movidos a combustíveis menos poluentes Orientar, fiscalizar e multar indústrias que não utilizam filtros antipoluentes Diminuir o uso de combustíveis fósseis Aumentar a exploração de fontes renováveis de energia Criar áreas verdes e centros de lazer em centros urbanos
46
O ar e o Universo
• Você sabe a diferença entre uma galáxia e uma constelação? • Quais instrumentos e veículos podem ser usados na exploração do espaço?
BABAK TAFRESHI / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
Estrelas, constelações e galáxias
A estrela Sirius é o ponto maior e mais brilhante no alto da foto. 47
O ar e o Universo As constelações
NORA GOOD / RADIUS IMAGES / LATINSTOCK
Povos antigos relacionaram agrupamentos de estrelas com algumas figuras para facilitar sua identificação, criando as constelações.
Constelação de Escorpião.
Os astrônomos dividem o céu em 88 constelações e as utilizam para indicar direções e delimitar certas regiões. 48
O ar e o Universo O zodíaco O grupo de constelações que marcam periodicamente a agem aparente do Sol foi chamado de zodíaco. Aquário Carneiro
Capricórnio Sagitário
Peixes
REPRODUÇÃO / ARQUIVO DA EDITORA
Touro
Escorpião Balança Virgem Leão
Gêmeos
Câncer
Zodíaco vem do grego zodiakós e significa ‘faixa de animais’. 49
O ar e o Universo As estrelas Quando olhamos para as estrelas, o que captamos é a luz emitida por elas. A luz não se propaga instantaneamente e pode demorar muito para que a luz de uma estrela chegue até nós. A luz da estrela Próxima do Centauro leva cerca de 4,2 anos para chegar aqui. A luz do Sol, que está mais próximo de nós, leva cerca de 8 minutos.
MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Próxima do Centauro Sirius B Terra
Sol
Quando olhamos para as estrelas, o que vemos é o ado delas! 50
O ar e o Universo Um ano-luz é a distância que a luz percorre no espaço vazio no período de um ano, ou seja, cerca de 9,46 trilhões de quilômetros. A cor das estrelas vistas por um telescópio dá uma ideia de sua temperatura:
estrelas menos quentes
estrelas mais quentes
estrelas muito quentes
Os astrônomos estudam também as ondas de rádio, os raios X e outras formas de energia emitidas pelas estrelas. 51
O ar e o Universo Galáxia é um enorme aglomerado de estrelas, nuvens de gás, poeira e outros corpos. O Universo contém mais de 200 bilhões de galáxias!
MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
A galáxia onde está o nosso planeta é a Via Láctea. O Sistema Solar é apenas um pequeno ponto dentro da Via Láctea.
Sistema Solar
52
Nossa galáxia mede cerca de 120 mil anos-luz de uma ponta a outra e contém de 200 a 500 bilhões de estrelas!
Uma das galáxias próximas à Via Láctea é a de Andrômeda.
MATTHEW RUSSELL / VISUALS UNLIMITED / CORBIS / LATINSTOCK
O ar e o Universo
Galáxia de Andrômeda.
Numa galáxia, o que une os corpos é a força gravitacional, uma força de atração entre todos os corpos do Universo. Essa força depende da massa dos corpos e da distância entre eles. 53
O ar e o Universo Explorando o espaço
CLÁUDIO PEDROSO / ANGULAR
STEVE NAGY / DESIGN PICS / CORBIS / LATINSTOCK
A observação do espaço foi impulsionada pela invenção do telescópio no século XVII.
Telescópio espacial Hubble em órbita ao redor da Terra.
Telescópio que usa lentes para captar a luz.
Hoje temos telescópios que captam luz, radiotelescópios e telescópios espaciais, como o Hubble, além de muitos outros instrumentos. 54
O ar e o Universo DAVID HARDY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
NASA / SCIENCE SOURCE / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
QI HENG / XINHUA PRESS / CORBIS / LATINSTOCK
Satélites artificiais, naves e sondas, todos lançados por foguetes espaciais, ajudam a ampliar nosso conhecimento sobre o espaço.
Estação Espacial Internacional.
Sonda espacial.
Ônibus espacial Discovery.
55
O ar e o Universo
• Quais são os planetas do Sistema Solar?
• O que são asteroides, cometas e meteoritos?
JERRY SCHAD / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
O Sistema Solar
Planeta Vênus e a Lua. 56
O ar e o Universo
FONTE: THE EYEWITNESS ATLAS OF THE WORLD, DORLING KINDERSLEY.
O Sistema Solar é formado pelo Sol e pelos planetas que giram ao redor dele, além de outros corpos celestes menores, como planetas-anões, Luas (satélites naturais) e asteroides.
Todos esses corpos se mantêm girando em torno do Sol pela ação da força gravitacional. 57
O ar e o Universo Planetas e estrelas As constelações parecem mudar de posição, embora a posição de uma estrela em relação a outra pareça fixa. Lobo
Via Láctea
Início do inverno Hidra Centauro
Escorpião
Vela
Sagitário
Pavão
FONTE: FARIA, ROMILDO P., VISÃO PARA O UNIVERSO. SÃO PAULO, 1999.
Cruzeiro do Sul
Já o movimento dos planetas é facilmente percebido: eles se movem com muita rapidez, tanto uns em relação aos outros quanto em relação à posição aparente das estrelas. 58
O ar e o Universo Planetas e estrelas As constelações parecem mudar de posição, embora a posição de uma estrela em relação a outra pareça fixa. Via Láctea
Sírio Cão Maior Rigel
Verão Órion Betelgeuse Aldebarã Touro
Pólux Castor Caranguejo
Plêiades Carneiro Peixes
Gêmeos
Capela
FONTE: FARIA, ROMILDO P., VISÃO PARA O UNIVERSO. SÃO PAULO, 1999.
Híades
Prócion Cão Menor
Já o movimento dos planetas é facilmente percebido: eles se movem com muita rapidez, tanto uns em relação aos outros quanto em relação à posição aparente das estrelas. 59
O ar e o Universo Os movimentos dos planetas Dois movimentos principais: Translação – órbita elíptica ao redor do Sol.
Sol
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Rotação – giro sobre o próprio eixo imaginário. Mercúrio
Terrra Júpiter Netuno
Saturno
Marte
Vênus
Urano
60
A origem do Sistema Solar
nuvem de poeira e gás
O Sol e os planetas surgiram há cerca de 4,6 bilhões de anos como resultado da ação da força gravitacional sobre uma nuvem de poeira e gás.
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
núcleo da matéria
formação das órbitas dos planetas
Sol
Origem e evolução do Sistema Solar. 61
O ar e o Universo O Sol
SOHO-EIT / NASA/ESA / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Diâmetro: 1,4 milhão de quilômetros. Massa: 333 mil vezes maior que a da Terra (6x1024kg). Distância média do Sol à Terra: 150 milhões de quilômetros. • Emite luz por causa das transformações que acontecem em seu núcleo • Temperatura do núcleo: 15 000 000 °C • Temperatura da superfície: C 5 500 000 °
62
O ar e o Universo Link para Diâmetro: 4 875 km. ambiente online Distância média do Sol: 57,9 milhões de quilômetros. O menor planeta. Sem água e quase nenhuma atmosfera. Não possui satélites.
Vênus Diâmetro: 12 104 km. Distância média do Sol: 108,2 milhões de quilômetros. C Temperatura de superfície mais alta (464 °). Não existe água. Não possui satélites.
FONTE: WWW.PA.MSU.EDU / ARQUIVO DA EDITORA
DETLEV VAN RAVENSWAAY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Mercúrio
63
Terra
NASA / SCIENCE FACTION / CORBIS / LATINSTOCK
Diâmetro: 12 756 km. Distância média do Sol: 150 milhões de quilômetros. O maior entre os planetas rochosos. Possui um satélite, a Lua.
LEE PRINCE / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
Marte Diâmetro: 6 786 km. Distância média do Sol: 227,9 milhões de quilômetros. Não há água líquida nesse planeta. Possui dois satélites.
64
NASA / SCIENCE FACTION / CORBIS / LATINSTOCK
Júpiter Diâmetro: 142 984 km. Distância média do Sol: 778,3 milhões de quilômetros. Maior que todos os planetas do Sistema Solar juntos. Possui 63 satélites.
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
Saturno Diâmetro: 120 536 km. Distância média do Sol: 1,4 bilhão de quilômetros. Anéis formados por pedaços de gelo e rochas. Possui 60 satélites.
65
Urano
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
Diâmetro: 51 108 km. Distância média do Sol: 2,9 bilhões de quilômetros. Também possui anéis, só que mais finos e escuros. Possui 27 satélites.
DENIS SCOTT / CORBIS / LATINSTOCK
O ar e o Universo
Netuno Diâmetro: 49 538 km. Distância média do Sol: 4,5 bilhões de quilômetros. Ao redor do núcleo há um oceano de água. Possui 13 satélites.
66
O ar e o Universo Diâmetro: 2 306 km. Distância média do Sol: 5,9 bilhões de quilômetros. Possui 3 satélites. Na órbita de Plutão há vários corpos celestes que, em conjunto, têm massa comparável à do próprio Plutão. A vizinhança de sua órbita não está livre, o que impede que Plutão seja classificado como um planeta.
Terra
Lua Plutão
DETLEV VAN RAVENSWAAY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Plutão, um planeta-anão
Ceres
Proporção de tamanho entre Terra, Lua e planetas-anões. 67
Os asteroides
ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY / SCIENCE PHOTO LIBRARY / LATINSTOCK
Parecem grandes rochas de formato irregular e se formaram durante a origem do Sistema Solar. Seu tamanho varia de algumas dezenas de metros a milhares de quilômetros.
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo
Os cometas Originaram-se de restos da formação do Sistema Solar e permanecem em órbitas distantes do Sol.
68
O ar e o Universo
Núcleo (sólido)
Cauda (gás e poeira)
INGEBORG ASBACH / ARQUIVO DA EDITORA
Quando os cometas se aproximam do Sol, o gelo de seu núcleo sublima e ocorre liberação de gás e poeira, que formam uma cabeleira e uma ou mais caudas.
Cabeleira (gás e poeira)
À medida que ele se afasta do Sol, a cauda e a cabeleira somem. 69
Meteoroides: fragmentos de matéria encontrados fora da atmosfera terrestre. Meteoros: meteoroides que são atraídos pela força gravitacional da Terra e caem com grande velocidade, até serem destruídos. O atrito com o ar torna-os incandescentes (“estrelas cadentes”).
JOHN CHUMACK / PHOTO RESEARCHERS, INC. / LATINSTOCK
O ar e o Universo
Meteoritos: fragmentos maiores que não são destruídos e caem na Terra. Podem formar imensas crateras.
70
O ar e o Universo Existe vida em outros planetas?
GENE BLEVINS / LA DAILY NEWS / CORBIS / LATINSTOCK
NASA / SCIENCE PHOTO LIBRARY / SLATINSTOCK
Alguns planetas do Sistema Solar são muito quentes, outros não têm água. Mas será que no meio de bilhões de estrelas não há outro sistema planetário com vida?
Robô Opportunity, usado para analisar e fotografar a superfície de Marte.
Os cientistas acreditam que sim. Talvez seja uma forma de vida semelhante a bactérias, e não vida inteligente. Até agora, porém, nada foi encontrado. 71
A Terra e seu satélite
• Como se pode explicar a sucessão dos dias e das noites e as estações do ano?
GETIDEAKA / SHUTTERSTOCK / GLOW IMAGES
O ar e o Universo
• E os eclipses: em que condições eles ocorrem?
Lua cheia à noite.. 72
O ar e o Universo Os movimentos da Terra Link para ambiente online eixo imaginário de rotação
dia
raios solares
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Movimento de rotação: movimento da Terra em torno de seu eixo imaginário, de oeste noite para leste.
Esse movimento explica a sucessão de dias e noites. 73
O ar e o Universo Movimento de translação: movimento da Terra ao redor do Sol. Tem a forma de uma figura geométrica chamada elipse.
KLN ARTES GRÁFICAS / ARQUIVO DA EDITORA
barbante esticado
Para dar uma volta completa em torno do Sol, a Terra leva cerca de 365 dias e 6 horas. Essas 6 horas não são consideradas e são acumuladas: a cada 4 anos temos um ano bissexto, com 366 dias. 74
O ar e o Universo As estações do ano As estações do ano dependem das diferenças na incidência da luz sobre a Terra.
luz do Sol
A quantidade de luz que chega à Terra não é a mesma em todos os pontos de sua superfície.
linha do equador
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
eixo imaginário da Terra
Por causa de sua inclinação, cada hemisfério do globo terrestre fica, alternadamente, mais exposto ao Sol durante uma parte do ano. 75
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ar e o Universo Primavera no hemisfério norte. Outono no hemisfério sul.
Verão no hemisfério norte. Inverno no hemisfério sul.
Outono no hemisfério norte. Primavera no hemisfério sul.
Inverno no hemisfério norte. Verão no hemisfério sul.
76
O ar e o Universo Os dias e as noites não têm a mesma duração ao longo do ano por causa da inclinação de 23,5 graus do eixo da Terra em relação ao plano da órbita.
Os dias tendem a ser mais longos (e as noites mais curtas) nas regiões mais ao norte do equador do que nas regiões mais ao sul. LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Verão no hemisfério norte. Inverno no hemisfério sul.
Os dias tenderão a ser mais longos (e as noites mais curtas) nas regiões mais ao sul do equador do que nas regiões mais ao norte.
Inverno no hemisfério norte. Verão no hemisfério sul.
77
O ar e o Universo ÁLBUM / AKG-IMAGES / NASA / LATINSTOCK
A Lua • Diâmetro: 3 476 km
Link para ambiente online
• Não tem atmosfera, nem água, nem vida • Parte interna completamente solidificada • Em sua superfície existem muitas crateras
Movimento de revolução: a Lua dá uma volta completa ao redor da Terra em aproximadamente 27 dias e 8 horas, a mesma duração do seu movimento de rotação. 78
NASA / THE NEW YORK TIMES / LATINSTOCK
O ar e o Universo
NASA / ARQUIVO DA EDITORA
Em 1969, dois dos tripulantes da nave Apollo 11 andaram no solo lunar. Nessa missão foram colhidas amostras do solo lunar para análise.
O astronauta Neil Armstrong foi o primeiro ser humano a pisar na Lua. 79
O ar e o Universo As fases da Lua A Lua não tem luz própria e a iluminação que ela recebe do Sol varia à medida que percorre sua órbita.
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Vista aqui da Terra, a Lua apresenta diversos aspectos no decorrer de seu trajeto. Lua
Lua Lua Sol
80
O ar e o Universo
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O ciclo das fases da Lua é dividido em quatro em função do tamanho da área que aparece iluminada para nós: lua nova, quarto crescente, lua cheia e quarto minguante.
Sol
lua nova quarto minguante
Terra
lua cheia
quarto crescente 81
O ar e o Universo MAURICIO DE SOUSA PRODUÇÕES / ARQUIVO DA EDITORA
Observe a história em quadrinhos:
• O Cascão está falando de que tipo de eclipse? • Você sabia que existe mais de um tipo de eclipse? Os eclipses podem ser solares ou lunares.
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O ar e o Universo Os eclipses
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
Eclipse solar: a Lua, o Sol e a Terra se encontram sobre a mesma reta e a Lua a entre o Sol e a Terra.
LUIZ NOVAES / FOLHAPRESS
Link para ambiente online
umbra
Lua Sol penumbra deslocamento da sombra da Lua sobre a Terra (regiões onde ocorre eclipse total) regiões onde ocorre eclipse parcial
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O ar e o Universo
Lua
Terra
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
O eclipse só acontece de vez em quando porque o plano da órbita lunar é inclinado em relação ao plano da órbita da Terra.
órbita da Terra
órbita da Lua
Se as duas órbitas estivessem no mesmo plano, teríamos um eclipse solar por mês! 84
O ar e o Universo Eclipse lunar: a Terra fica exatamente entre o Sol e a Lua.
LUÍS MOURA / ARQUIVO DA EDITORA
A sombra da Terra é projetada sobre a Lua, fazendo-a sumir total ou parcialmente.
Os eclipses lunares ocorrem sempre na fase de lua cheia, porque é nessa ocasião que a Terra está entre o Sol e a Lua. 85
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