Física do ensino fundamental · Grades 1–9
33As estrelas e o céu noturno
Longe das luzes da cidade, numa noite limpa e sem lua, o céu fica lotado: milhares de faíscas, fracas e intensas, brancas e alaranjadas. Os navegantes se guiaram por elas, os agricultores plantaram por elas, e toda ciência começou admirando-as. O que são elas — e por que giram lá em cima com tanta organização enquanto dormimos?
33.1 O que é uma estrela
Exemplo 33.1 (Sóis sem conta)
Cada estrela é um sol: uma bola gigantesca de material incandescente, despejando a própria luz — muitas são bem mais possantes que o nosso Sol. Elas parecem faíscas humildes por um único motivo: a distância. O Sol é a nossa estrela vizinha de porta; as outras estão tão longe que até a luz, aquela corredora campeã que atravessa um cômodo num piscar, gasta anos na estrada vindo da mais próxima delas. O céu noturno é uma multidão de sóis, encolhidos pela distância até virarem brilhos.
Exemplo 33.2 (As cores das estrelas)
Olhe com atenção e as faíscas não são todas brancas: umas queimam com um vermelho-alaranjado, outras são amarelas como o nosso Sol, outras são branco-azuladas. A cor é um recado sobre o calor — e ele corre ao contrário das torneiras e das latas de tinta: as estrelas alaranjadas são as mais frias da família, e as branco-azuladas são as mais quentes, muito mais quentes que o Sol. Uma brasa acesa e uma lâmina de aço em brasa branca contam a mesma história aqui na Terra: quanto mais quente, mais branco o brilho.
Observação 33.3 (Para onde vão as estrelas de dia)
As estrelas nunca vão embora. Elas brilham acima de você ao meio-dia exatamente como à meia-noite — mas o céu diurno está inundado pela luz do Sol espalhada pelo ar, um brilho azul muito mais forte que qualquer faísca. Uma vela fica invisível ao lado de uma fogueira. Quando o Sol se põe e o brilho vai embora, a multidão permanente do céu simplesmente volta a ficar visível.
33.2 Mapas feitos de estrelas
Definição 33.4 (Constelação)
Uma constelação é um desenho de estrelas brilhantes com nome — um caçador, um cisne, uma grande ursa — inventado há muito tempo pelos observadores do céu como mapa e como recurso de memória. As estrelas de uma constelação não são realmente vizinhas; elas só se alinham quando vistas da Terra. Mas os desenhos são constantes: os seus avós aprenderam exatamente as mesmas formas.
Método 33.5 (Encontrar a Estrela Polar)
O céu oferece uma bússola de graça:
- encontre a Ursa Maior — sete estrelas brilhantes, uma panela com cabo comprido, fácil de achar ao longo do ano;
- pegue as duas estrelas da borda dianteira da panela — as indicadoras;
- prolongue a linha de uma até a outra, seguindo pelo céu, por cerca de cinco vezes a distância entre elas;
- a estrela modesta em que você chega é a Estrela Polar — baixe uma linha vertical dela até o horizonte e ali está o norte.
Confira com a sua bússola: agulha e estrela concordam. Os navegantes apostaram a vida nessa concordância durante séculos.
33.3 O céu que gira
Proposição 33.6 (O céu gira em torno da Estrela Polar)
Ao longo da noite, a multidão inteira de estrelas gira devagar pelo céu em grandes círculos — todos em volta de um ponto quase parado: a Estrela Polar. Nada lá em cima se move de verdade com tanta organização; quem gira é a nossa própria Terra, do mesmo jeito que ela desfila o Sol pelo céu de dia. A Estrela Polar quase não se mexe porque, por acaso, ela fica quase exatamente sobre o eixo de rotação da Terra — a única direção que o giro deixa em paz.
Exemplo 33.7 (A nossa cidade de estrelas)
Nas noites mais escuras, uma faixa leitosa e fraca se arqueia de um lado a outro do céu: a Via Láctea. Um binóculo dissolve o leite e revela a verdade: incontáveis estrelas, fracas e apinhadas demais para o olho separar. É a nossa cidade natal de estrelas vista de dentro — uma ilha achatada e rodopiante com mais sóis do que grãos de areia numa praia, com o nosso Sol morando num bairro tranquilo. Toda estrela que você enxerga a olho nu é uma vizinha dessa mesma cidade.
Observação 33.8 (Continue olhando para cima)
A astronomia é a ciência mais antiga e a única cujo laboratório abre de graça em toda noite limpa. Um cobertor, um lugar escuro longe dos postes e paciência enquanto os olhos se acostumam ao escuro — essa é a lista completa de equipamentos. A Ursa Maior, a Estrela Polar, um planeta ou dois e a Via Láctea dão uma bela primeira expedição; as leis mais profundas da luz das estrelas vão encontrar você bem preparado, daqui a alguns anos, perto do fim deste curso.
33.4 Exercícios
Exercício 33.1 ★
O que é uma estrela? Por que as estrelas parecem faíscas minúsculas, embora muitas brilhem mais que o nosso Sol?
Exercício 33.2 ★
As estrelas continuam no céu ao meio-dia? Por que não conseguimos vê-las?
Exercício 33.3 ★
Uma estrela alaranjada e uma estrela branco-azulada brilham lado a lado. Qual é a mais quente? Qual brilho do dia a dia conta a mesma história de cores?
Solução
Solução de Exercício 33.3.
A branco-azulada — as cores das estrelas vão do alaranjado (mais fria), passando pelo amarelo, até o branco-azulado (mais quente). Uma brasa alaranjada em comparação com um aço aquecido até a brasa branca conta a mesma história.
Exercício 33.4 ★
O que é uma constelação? As estrelas dela estão realmente próximas umas das outras?
Exercício 33.5 ★
Descreva, passo a passo, como encontrar a Estrela Polar a partir da Ursa Maior.
Solução
Solução de Exercício 33.5.
Encontre a Ursa Maior; pegue as duas estrelas indicadoras da borda dianteira da panela; prolongue a linha delas por cerca de cinco espaçamentos pelo céu; a estrela alcançada é a Estrela Polar, e abaixo dela, no horizonte, está o norte.
Exercício 33.6 ★
O que o lugar da Estrela Polar tem de especial no céu que gira, e qual instrumento do dia a dia ela substitui?
Solução
Solução de Exercício 33.6.
Ela fica quase exatamente sobre o eixo de rotação da Terra, então o giro do céu a deixa quase parada — uma marca fixa do norte, substituindo a bússola.
Exercício 33.7 ★
As estrelas giram pela noite em círculos organizados. O que está realmente girando? O que mais esse mesmo giro desfila pelo céu de dia?
Solução
Solução de Exercício 33.7.
Quem gira é a Terra, levando a gente junto uma vez por dia. O mesmo giro desfila o Sol pelo céu de dia — um giro só, dois desfiles.
Exercício 33.8 ★
Vista por um binóculo, no que se transforma a faixa leitosa dos céus mais escuros? O que ela é de verdade?
Solução
Solução de Exercício 33.8.
Em incontáveis estrelas fracas, apinhadas demais para o olho separar: a Via Láctea — a nossa própria cidade achatada de estrelas, vista de perfil e de dentro.
Exercício 33.9 ★★
Deixada a noite inteira, uma câmera apontada para a Estrela Polar registra círculos; apontada para o horizonte leste, ela registra riscos inclinados que sobem. Explique as duas imagens com uma única Terra girando.
Solução
Solução de Exercício 33.9.
A Terra girando faz o céu inteiro rodar em torno do eixo que passa pela Estrela Polar. Perto desse ponto parado, as estrelas percorrem círculos pequenos — a câmera registra anéis. Na direção do leste, o giro leva as estrelas para cima, cruzando o horizonte por caminhos inclinados — a câmera registra riscos que sobem. Um giro só, duas vistas dele.
Exercício 33.10 ★★
Uma náufraga numa noite limpa não tem bússola, não tem celular — e não tem pressa. Explique como o céu entrega a ela uma direção e, com paciência, também um relógio. (Duas ideias do capítulo, um só céu girando.)
Solução
Solução de Exercício 33.10.
Direção: as indicadoras da Ursa Maior dão a ela a Estrela Polar e, com ela, o norte — sem precisar de agulha. Relógio: a própria Ursa Maior gira em torno da Estrela Polar como o ponteiro de um relógio gigante, uma volta completa por dia; ver o quanto ela já girou diz a ela como a noite está passando.
Exercício 33.11 ★★
A luz de uma estrela distante gasta anos na estrada até o seu olho. Quando você olha para essa estrela hoje à noite, você a está vendo como ela é agora? Para o que você está olhando de fato — e por que isso faz de todo telescópio uma espécie de máquina do tempo?
Solução
Solução de Exercício 33.11.
Não: você vê a estrela como ela era, anos atrás, quando a luz de hoje à noite partiu dela — o mensageiro, não o remetente. Todo telescópio, portanto, olha para o passado: quanto mais distante a estrela, mais velha a notícia — e é exatamente isso que torna a luz distante tão preciosa para os astrônomos.