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Ciências da Terra e do espaço do ensino fundamental · 1–9 年级
32Mapas da Terra inteira
Em muitos mapas de parede das salas de aula, a Groenlândia parece mais ou menos tão grande quanto a África. Num globo, a África é cerca de catorze vezes maior: cerca de 29 milhões de quilômetros quadrados para a África continental, contra cerca de 2.1 milhões para a Groenlândia. Os dois são imagens fiéis da Terra, feitas com cuidado. Então, qual deles está mentindo, e por quê?
O que você já sabe
Um mapa é um desenho de um lugar visto de cima, menor que o lugar, com uma legenda e uma escala (Capítulo 4). Um globo é um pequeno modelo da Terra redonda; um mapa-múndi mostra a Terra inteira plana, numa só imagem (Capítulo 6). Os paralelos e os meridianos dão a cada lugar a sua latitude e a sua longitude (Capítulo 14). A altitude é a altura acima do nível do mar, e um mapa físico mostra o relevo em cores (Capítulo 9). Em física, você aprende que a luz viaja a cerca de por segundo.
32.1 Por que um mapa plano tem de deformar
Tente achatar a casca de uma laranja sobre uma mesa: ela rasga ou estica. A superfície de uma esfera não pode ser estendida no plano sem mudar alguns comprimentos. Para desenhar a Terra inteira numa folha, o cartógrafo escolhe uma regra que leva cada ponto do globo a um ponto da folha, e escolhe o que o mapa vai manter fiel e o que ele vai sacrificar.
Definição 32.1 (Projeção cartográfica)
Uma projeção cartográfica é uma regra que leva cada ponto do globo, dado pela sua latitude e pela sua longitude, a um ponto de um mapa plano. Numa projeção de Mercator, os paralelos e os meridianos são retas que se cruzam em ângulo reto, e a forma de cada pequena região é mantida, mas as áreas são ampliadas cada vez mais em direção aos polos. Numa projeção equivalente, cada região mantém a sua área verdadeira em relação às outras, mas as formas são entortadas, cada vez mais em direção às bordas do mapa.
A figura abaixo desenha nos dois mapas os mesmos círculos iguais do globo, todos do mesmo tamanho. No mapa de Mercator, os círculos continuam redondos, mas crescem em direção aos polos: na latitude , a sua área é quatro vezes a área no equador, e perto do meio da Groenlândia, a cerca de , cerca de dez vezes. No mapa equivalente, os círculos mantêm todos a mesma área, mas os que ficam longe do centro são achatados em ovais.
Nenhuma projeção é a melhor para tudo. A projeção de Mercator foi feita para os navegadores: um rumo que mantém a mesma direção da bússola é uma reta nela. Para comparar os tamanhos de países, de florestas ou de desertos, um mapa equivalente diz a verdade. Antes de confiar num mapa-múndi, vale a pena perguntar que projeção ele usa.
Exemplo 32.2 (A Groenlândia e a África)
A África continental cobre cerca de 29 milhões de , a Groenlândia cerca de 2.1 milhões de : . A África fica dos dois lados do equador, onde a projeção de Mercator quase não amplia nada, enquanto a maior parte da Groenlândia fica entre cerca de e norte, onde as áreas são ampliadas de 4 a mais de 10 vezes. No mapa de Mercator, as duas saem mais ou menos do mesmo tamanho.
32.2 A escala
O mapa de um vale ou de uma cidade é um pedaço tão pequeno da Terra que a projeção quase não importa. O que importa é quantas vezes o mapa é menor que o terreno.
Definição 32.3 (Escala numérica e escala gráfica)
A escala numérica de um mapa é uma razão como : um centímetro no mapa representa centímetros no terreno, e o mesmo vale para qualquer unidade. Uma escala gráfica é uma régua desenhada no mapa, marcada com as distâncias no terreno.
Método 32.4 (Usar uma escala numérica)
- Meça a distância no mapa, em centímetros.
- Multiplique-a pelo número depois dos dois-pontos: o resultado é a distância no terreno, em centímetros.
- Converta: divida por 100 para ter metros, por para ter quilômetros.
Exemplo 32.5 (Um passeio num mapa a )
Num mapa a , uma trilha mede . No terreno, ela tem cm, ou seja, ou . Cada centímetro do mapa representa .
A escala gráfica tem uma vantagem sobre a escala numérica: quando um mapa é ampliado ou reduzido numa tela ou numa copiadora, a régua é ampliada ou reduzida junto com ele e continua certa, enquanto a razão impressa no canto fica errada.
32.3 O mapa topográfico
Um mapa físico mostra o relevo com cores. Um mapa de uma área pequena o mostra com muito mais precisão, com linhas.
Definição 32.6 (Mapa topográfico)
Um mapa topográfico é um mapa detalhado de uma área pequena, numa escala como ou , que mostra a forma e a altura do terreno, com os rios, as estradas, as trilhas, as construções e os bosques.
Definição 32.7 (Curva de nível e equidistância)
Uma curva de nível é uma linha num mapa que liga pontos do terreno de mesma altitude. A equidistância é a diferença de altitude entre duas curvas de nível vizinhas; ela é a mesma no mapa inteiro.
Imagine um morro fatiado por planos horizontais, um a cada . Cada fatia corta o morro ao longo de uma linha fechada; vistas de cima, essas linhas são as curvas de nível.
Um mapa topográfico se lê com algumas regras.
- As curvas de nível nunca se cruzam: um ponto só tem uma altitude.
- Quanto mais juntas as curvas de nível, mais íngreme a encosta; afastadas, o terreno é suave; sem nenhuma curva, ele é quase plano.
- Linhas fechadas umas dentro das outras, subindo para o centro, marcam um morro; o seu topo muitas vezes é marcado por um ponto com a sua altitude, um ponto cotado.
- Onde uma curva de nível atravessa um vale, ela se dobra rio acima, num V que aponta para a cabeceira do vale.
- A cada cinco curvas, a curva mestra é desenhada mais grossa e marcada com a sua altitude.
A declividade do terreno entre dois pontos é a subida dividida pela distância horizontal, muitas vezes escrita como porcentagem. No mapa abaixo, indo para o norte a partir do rio, as curvas de e de na linha C–D ficam a cerca de uma da outra: a declividade é de cerca de , ou .
Método 32.8 (Desenhar um perfil topográfico)
- Trace a linha do perfil no mapa, de uma ponta (C) à outra (D).
- Encoste a borda reta de uma tira de papel ao longo da linha; marque C, D e cada ponto onde a linha cruza uma curva de nível, com a sua altitude.
- Desenhe um eixo horizontal do comprimento de C–D (as distâncias) e um eixo vertical de altitudes.
- Leve cada marca para o gráfico, à sua distância de C e na sua altitude, e ligue os pontos com uma curva suave: arredondada nos topos dos morros, plana ao longo do fundo de um vale.
32.4 As imagens de satélite da Terra
Em 23 de julho de 1972, um foguete lançou o primeiro satélite construído para estudar a superfície da Terra, mais tarde chamado Landsat 1. Dando 14 voltas na Terra por dia a de altitude, de polo a polo, ele passava sobre o mesmo lugar a cada 18 dias e, em seis anos, tirou imagens de cerca de três quartos da superfície da Terra. Os satélites Landsat fotografam as terras sem interrupção desde então.
Definição 32.9 (Sensoriamento remoto e imagem de satélite)
O sensoriamento remoto é a observação da Terra à distância, de aviões ou de satélites, medindo a luz e as outras radiações que a superfície devolve. Uma imagem de satélite é uma imagem de uma parte da Terra construída a partir dessas medidas.
A câmera de um satélite vê mais que os nossos olhos: ela também mede a luz infravermelha, que é invisível. Mostrado em cores na imagem (uma imagem em falsa cor), o infravermelho revela as plantas, o solo úmido ou a rocha nua. Imagens do mesmo lugar tiradas com anos de intervalo mostram como um litoral, uma floresta, uma geleira ou uma cidade muda (Capítulo 27).

32.5 O posicionamento por satélite
Um celular ou um carro consegue dizer onde está com uma precisão de alguns metros, em quase qualquer lugar da Terra. Ele não vê os satélites; ele os escuta.
Definição 32.10 (Posicionamento por satélite)
O posicionamento por satélite é encontrar uma posição na Terra a partir das distâncias a vários satélites cujas posições são conhecidas. Um receptor calcula cada distância a partir do tempo que um sinal do satélite leva para chegar até ele.
O sistema americano, o GPS, mantém pelo menos 24 satélites em funcionamento a uma altitude de cerca de . Cada um dá duas voltas na Terra por dia, em seis órbitas distribuídas em volta do planeta, de modo que, de quase qualquer ponto da Terra, pelo menos quatro satélites estão à vista. Um sinal vindo de , viajando à velocidade da luz, chega depois de s: o receptor mede esse tempo e o transforma em distância.
Como as distâncias dão uma posição? Imagine a ideia num mapa plano. Se o receptor está a da baliza A, ele fica em algum lugar de um círculo de raio em volta de A. Se ele também está a de B, ele fica nos dois círculos: num dos dois pontos onde eles se cruzam. Uma terceira distância, de C, escolhe o ponto certo. No espaço, os círculos viram esferas, e é preciso mais um satélite pela mesma razão.


32.6 Exercícios
Exercício 32.1 ★
Dê a palavra de cada descrição. (a) Uma regra que leva cada ponto do globo a um ponto de um mapa plano. (b) Uma linha que liga pontos de mesma altitude. (c) Uma razão como . (d) A diferença de altitude entre duas curvas de nível vizinhas. (e) Observar a Terra à distância, por exemplo de um satélite.
Solução
Solução de Exercício 32.1.
(a) Uma projeção cartográfica. (b) Uma curva de nível. (c) Uma escala numérica. (d) A equidistância. (e) O sensoriamento remoto.
Exercício 32.2 ★
Converta cada distância no mapa numa distância no terreno, em metros ou em quilômetros. (a) num mapa a . (b) num mapa a . (c) num mapa a . (d) Num mapa a , quantos centímetros representam ?
Solução
Solução de Exercício 32.2.
(a) cm . (b) cm . (c) cm . (d) cm; .
Exercício 32.3 ★
Verdadeiro ou falso? Corrija as frases falsas. (a) Um mapa-múndi pode mostrar a Terra inteira sem deformar nada. (b) Num mapa de Mercator, a Groenlândia parece maior do que é. (c) Num mapa equivalente, as formas são mantidas em toda parte. (d) Uma escala gráfica continua certa quando um mapa é ampliado numa copiadora.
Solução
Solução de Exercício 32.3.
(a) Falso: uma esfera não pode ser achatada sem deformar os comprimentos, então todo mapa-múndi deforma alguma coisa. (b) Verdadeiro. (c) Falso: um mapa equivalente mantém as áreas, mas entorta as formas, sobretudo perto das suas bordas. (d) Verdadeiro.
Exercício 32.4 ★
Num mapa topográfico, (a) o que quer dizer quando as curvas de nível estão muito juntas? (b) muito afastadas? (c) O que mostram curvas de nível fechadas que sobem para o centro? (d) Por que duas curvas de nível nunca podem se cruzar?
Exercício 32.5 ★★
Num mapa de Mercator, as áreas na latitude são ampliadas 4 vezes, e na latitude cerca de 1.33 vez, em relação ao equador. (a) Um lago de a N é desenhado no mapa. Um lago no equador desenhado do mesmo tamanho tem que área verdadeira? (b) Duas ilhas de mesma área verdadeira ficam a e a . Quantas vezes maior a segunda parece em relação à primeira? (c) Por que o mapa de Mercator nunca pode mostrar os polos?
Solução
Solução de Exercício 32.5.
(a) A N, o lago é desenhado 4 vezes grande demais: ele parece tão grande quanto . No equador, as áreas não são ampliadas, então o lago desenhado do mesmo tamanho tem uma área verdadeira de . (b) vezes maior. (c) As áreas, e as distâncias de norte a sul, crescem sem limite em direção aos polos: os polos ficariam infinitamente longe do equador.
Exercício 32.6 ★★
Use o mapa topográfico das Colinas de Varden deste capítulo. (a) Qual é a equidistância? (b) Qual é a altitude do cume marcado pelo seu ponto cotado, e a da curva mestra logo em volta dele? (c) O rio corre para leste. O fundo do vale é mais alto no oeste ou no leste do mapa? (d) Ao longo de C–D, ao norte do rio, entre quais curvas de nível as linhas ficam mais juntas? O que isso diz sobre a declividade ali?
Solução
Solução de Exercício 32.6.
(a) . (b) O cume está a ; a curva mestra em volta dele é a linha de . (c) No oeste: um rio corre morro abaixo, então o seu fundo é mais baixo rio abaixo, a leste. (d) Mais ou menos entre as linhas de 300 e de : ali a encosta é mais íngreme, mais suave tanto perto do fundo do vale quanto perto do cume.
Exercício 32.7 ★★
Use o perfil C–D deste capítulo. (a) Em que altitude, mais ou menos, ficam C e D? (b) Qual é a altitude mais baixa ao longo do perfil, e a que distância de C ela fica? (c) Qual é o comprimento do fundo de vale plano ao longo de C–D? (d) O perfil é desenhado com a escala vertical esticada três vezes. Por que os cartógrafos muitas vezes fazem isso?
Solução
Solução de Exercício 32.7.
(a) C a cerca de , D a cerca de . (b) Cerca de , a cerca de de C, no fundo do vale. (c) Cerca de 0.3 a . (d) As alturas são pequenas em comparação com as distâncias: sem esticar, os morros pareceriam quase planos.
Exercício 32.8 ★★
Num mapa a , uma trilha cruza a curva de e depois a curva de , adiante. (a) Qual é a distância horizontal entre os dois pontos no terreno? (b) Quanto a trilha sobe? (c) Qual é a declividade, em porcentagem? (d) Mais adiante, duas curvas com de diferença de altitude ficam a uma da outra no mapa. A trilha é mais íngreme ou mais suave ali? Quanto?
Solução
Solução de Exercício 32.8.
(a) cm . (b) . (c) , uma declividade de . (d) Mais suave: são , então a declividade é , metade.
Exercício 32.9 ★★
O Landsat 1 dava 14 voltas na Terra por dia e passava sobre o mesmo lugar a cada 18 dias. (a) Quantas órbitas ele fazia entre duas passagens sobre o mesmo lugar? (b) Cada órbita levava 103 minutos. Quanto tempo, em horas, duram 14 órbitas? (c) Construído para funcionar um ano, ele foi desligado em 6 de janeiro de 1978, cinco anos e meio depois do seu lançamento. Quantas vezes a sua vida prevista ele funcionou? (d) Dê uma mudança da superfície da Terra que imagens do mesmo lugar tiradas com anos de intervalo podem mostrar.
Exercício 32.10 ★★
Um satélite GPS fica a cerca de ; o seu sinal viaja a cerca de por segundo. (a) Quanto tempo o sinal leva para chegar? Escreva a resposta em notação científica. (b) Se o relógio de um receptor estivesse errado em s, que erro na distância isso causaria? (c) O que isso diz sobre os relógios usados no posicionamento por satélite?
Solução
Solução de Exercício 32.10.
(a) s s. (b) . (c) Um erro de tempo minúsculo causa um erro de distância enorme: os relógios têm de ser extremamente precisos.
Exercício 32.11 ★★★
Num mapa plano com uma quadrícula em quilômetros, a baliza A fica em e a baliza B em . Um receptor está a de A e a de B. (a) Mostre que o ponto está a de A e a de B. (b) Dê outro ponto às mesmas distâncias de A e de B. (c) Uma terceira baliza C fica em , e o receptor está a cerca de dele. Qual dos dois pontos é o receptor? (d) Por que o posicionamento por satélite precisa de vários satélites?
Solução
Solução de Exercício 32.11.
(a) Distância até A: ; distância até B: . (b) , a imagem espelhada em relação à reta AB. (c) Distância de C até : ; até : . O receptor está em . (d) Uma distância dá um círculo (uma esfera no espaço), duas dão dois pontos possíveis; é preciso outra distância para escolher.
Exercício 32.12 ★★★
A África continental cobre cerca de 29 milhões de e a Groenlândia cerca de 2.1 milhões de . (a) Quantas vezes a África é maior? (b) Num mapa de Mercator, as áreas perto do meio da Groenlândia, a cerca de N, são ampliadas cerca de 10.5 vezes. Estime a área que a Groenlândia parece ter. (c) A África fica dos dois lados do equador, onde as áreas são pouco ampliadas. Compare a sua resposta a (b) com a área da África, e explique o mapa de parede do início do capítulo. (d) Que projeção você escolheria para mostrar com justiça os tamanhos dos continentes?
Solução
Solução de Exercício 32.12.
(a) vezes. (b) milhões de . (c) A Groenlândia parece cobrir cerca de 22 milhões de , perto dos 29 milhões da África: no mapa de parede de Mercator, as duas parecem mais ou menos do mesmo tamanho, embora a África seja 14 vezes maior. (d) Uma projeção equivalente.
32.7 Problema: Uma trilha através das Colinas de Varden
Problema 32.1
Problema de fim de semana — os planejadores traçaram uma trilha através das Colinas de Varden no mapa topográfico; a resposta final é o comprimento da trilha em quilômetros e a sua subida total em metros
A trilha começa numa fazenda S, desce até uma ponte B sobre o rio, depois sobe até um abrigo W e segue até o cume T. Cada trecho é reto e só desce ou só sobe. O mapa está a ; as altitudes de S, B, W e T estão escritas ao lado deles.
Parte I — O trajeto no mapa.
- A , quantos metros no terreno do mapa representa?
- No mapa original, o trecho S–B mede . Qual é o seu comprimento no terreno, em quilômetros?
- Os trechos B–W e W–T medem e . Qual é o comprimento deles no terreno?
- Em que direção geral a trilha segue de B até T?
Parte II — A subida.
- Qual é a equidistância do mapa?
- Que trecho desce? Quantos metros?
- Quantos metros a trilha sobe em B–W, e em W–T?
- Qual é a declividade média do trecho W–T, em porcentagem?
- Por que os planejadores não traçaram a trilha em linha reta de S até T?
Parte III — A caminhada.
- Suponha que um caminhante percorre por hora no plano e precisa de mais um minuto para cada de subida. Quanto tempo leva a caminhada inteira?
- Outra caminhante segue a trilha no sentido contrário, de T até S. Quantos metros ela sobe?
- Qual é o comprimento total da trilha, em quilômetros, e a sua subida total, em metros?
Solução
Solução de Problema 32.1.
1. cm .
2. .
3. B–W: ; W–T: .
4. Para o nordeste.
5. .
6. S–B desce: .
7. B–W: ; W–T: .
8. , cerca de .
9. Uma linha reta de S até T atravessaria o rio onde não há ponte; a trilha desce até a ponte em B.
10. a por hora: cerca de 63 minutos; subida : cerca de 40 minutos a mais. Ao todo, cerca de 1 h 43 min.
11. De T ela desce até B, depois sobe de B até S: .
12. Comprimento: ; subida total: .